JP2008026845A - Three-dimensional image display screen system and three-dimensional image display device using the same - Google Patents

Three-dimensional image display screen system and three-dimensional image display device using the same Download PDF

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Hideaki Ueda
秀昭 植田
Takashi Matsuo
孝 松尾
Shigeto Iwasa
成人 岩佐
Yasushi Chikada
安史 近田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional image display screen system which is excellent in transparency and diffraction efficiency, has uniform brightness as the whole screen and can be easily prepared with respect to the three-dimensional image display screen system for applying a reconstruction method of parallax rays, and to provide a three-dimensional image display device using the three-dimensional image display screen system. <P>SOLUTION: The three-dimensional image display screen system 1 can visualize a three-dimensional image by causing transmission light of respective projected light rays to converge or diverge when a plurality of light rays constituting a two-dimensional image are projected from a projector 9. The three-dimensional image display screen system includes a hologram screen (or diffusion screen) 12 and a plurality of volume phase type hologram lenses 11 which diffract irradiated light rays into specified directions, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホログラムスクリーン等によって3次元像を表示するための3次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた3次元像表示装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional image display screen system for displaying a three-dimensional image on a hologram screen or the like, and a three-dimensional image display apparatus using the same.

従来より、ホログラム素子をスクリーンとして利用し、投影機を用いて結像された実像を投影機とは反対側の観察者へ回折するホログラムスクリーンを用いたホログラム表示装置が提案されている(特許文献1〜2)。
このようなホログラムスクリーンを用いたホログラム表示装置では背景を透かして見ながら、再生される映像を観察することが出来る。
このようなホログラムスクリーンを利用することで、例えば銀行や病院等の窓口において顧客や患者を確認しながら接客を行うことが可能となる。この場合、映像は顧客側に表示することもできるし(顧客向けの映像を表示する)、接客する側に表示することもできる(接客する店員等に向けた映像を表示する)。更に、上記ホログラムスクリーンを利用することで,デパートや地下街等の各種ショールームのウィンドウガラスに対し広告映像等を映し出すことができる。この場合、ショールーム内の展示品の観察を阻害することなく、映像を提示することができる。また、このようなホログラムスクリーンを自動車等の各種移動体のヘッドアップディスプレイとして利用することもできる。
Conventionally, there has been proposed a hologram display device using a hologram screen that uses a hologram element as a screen and diffracts a real image formed using a projector to an observer on the opposite side of the projector (Patent Literature). 1-2).
In a hologram display device using such a hologram screen, the reproduced image can be observed while seeing through the background.
By using such a hologram screen, for example, it is possible to perform customer service while checking customers and patients at a window such as a bank or a hospital. In this case, the video can be displayed on the customer side (displays video for the customer) or can be displayed on the customer service side (displays the video for the store clerk who serves the customer). Furthermore, by using the hologram screen, advertisement images and the like can be displayed on the window glass of various showrooms such as department stores and underground malls. In this case, an image can be presented without obstructing the observation of exhibits in the showroom. Moreover, such a holographic screen can also be used as a head-up display for various moving bodies such as automobiles.

近年、静止画像を立体視する技術としてレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板を用いた立体視技術が知られている(非特許文献1参照)。レンチキュラーレンズとは表面に細かい円柱レンズが並んだ光学素子である。蝿の目レンズ板とは、口径数mmの小さな微小凸球面レンズを平面上に多数敷き並べた集積光学素子である。   In recent years, as a technique for stereoscopically viewing a still image, a stereoscopic vision technique using a lenticular lens plate or an eyelet lens plate is known (see Non-Patent Document 1). A lenticular lens is an optical element in which fine cylindrical lenses are arranged on the surface. The eyelet lens plate is an integrated optical element in which a large number of small convex spherical lenses having a diameter of several mm are arranged on a plane.

一方、近年においては、視差光線再生法と称される3次元像表示方法が提案されている(非特許文献2〜4参照)。斯かる視差光線再生法とは、一般に表示される3次元像は点光源の集まりから構成されているという考えに基づき、この点光源を再生することで3次元像を再生する手法である。以下、図1を参照しつつ、視差光線再生法について、より具体的に説明する。   On the other hand, in recent years, a three-dimensional image display method called a parallax light reproduction method has been proposed (see Non-Patent Documents 2 to 4). Such parallax ray reproduction method is a method of reproducing a three-dimensional image by reproducing the point light source based on the idea that a generally displayed three-dimensional image is composed of a collection of point light sources. Hereinafter, the parallax light beam reproduction method will be described more specifically with reference to FIG.

図1は、視差光線再生法による3次元像表示方法の概念を説明するための説明図である。図1に示すように、視差光線再生法は、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる(図1に示す例では、光線が照射されたホログラムの部位に応じて光線A1及びB3の方向、光線A2及びB2の方向、並びに、光線A3及びB1の方向の3方向に回折させる例を図示している)複数のホログラム11'が記録(図1に示す3つのマス目分が1つのホログラムに相当する。実際には、同じホログラム内であっても光線が照射された部位に応じて連続的に回折方向が異なることになるが、図1においては、図示の便宜上、各マス目内では回折方向が一定であり、異なるマス目で回折方向が異なるものとしている。また、図1では便宜上少数のホログラムを図示しているが、実際には縦横に1000〜10
0000個程度のホログラムを記録する)されたスクリーン1'に対して、光源2から平行光を照射すると共に、ホログラム11'の一部をマスクMによって遮光することにより、点光源を再生するものである。すなわち、図1に示す例では、遮光されずにスクリーン1'を透過し回折した発散する3つの光線A1、A2及びA3によって虚像の点光源Aが再生される一方、収束する3つの光線B1、B2及びB3によって実像の点光源Bが再生されることになる。視差光線再生法は、斯かるマスクMの配置を適宜設定することにより、複数の点光源を再生し、これによって3次元像を再生する方法である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the concept of a three-dimensional image display method based on a parallax light reproduction method. As shown in FIG. 1, the parallax light beam reproduction method diffracts each irradiated light beam in a specific direction (in the example shown in FIG. 1, the directions of the light beams A1 and B3 according to the hologram part irradiated with the light beam). A plurality of holograms 11 'are recorded (three holograms shown in FIG. 1 represent one hologram). The holograms 11' are illustrated as being diffracted in the three directions of light rays A2 and B2 and light rays A3 and B1. Actually, even in the same hologram, the diffraction direction is continuously different depending on the portion irradiated with the light beam, but in FIG. The diffraction direction is constant and the diffraction direction is different at different squares, and a small number of holograms are shown in FIG.
The screen 1 'on which about 0000 holograms are recorded) is irradiated with parallel light from the light source 2, and part of the hologram 11' is shielded by the mask M to reproduce the point light source. is there. That is, in the example shown in FIG. 1, the virtual image point light source A is reproduced by the three divergent rays A1, A2, and A3 that are transmitted through the screen 1 'without being shielded and diffracted, while the three convergent rays B1, A real image point light source B is reproduced by B2 and B3. The parallax light reproduction method is a method of reproducing a plurality of point light sources by appropriately setting the arrangement of the mask M, thereby reproducing a three-dimensional image.

なお、斯かる視差光線再生法を実施するための実際の機器構成としては、マスクMとしてデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)を用い、光源2から出射した光線の反射光量を当該デバイスの各素子毎に独立別個に制御したり、或いは、光源2及びマスクMとして液晶ディスプレイ(LCD)を用い、当該ディスプレイの各画素の濃度を独立別個に制御することによりマスクMの機能を実現する構成が採用されている。また、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数のホログラム11'は、スクリーン1'の表面に塗布された銀塩感光材料の所定領域毎に、参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することにより記録される。
特開平9−114354 特開2000−155374 井上 弘著,「立体視の不思議を探る」,オプトロニクス出版 H.TAKAHASHI,K.SAKAMOTO,H.UEDA,E.SHIMIZU,「3-D DISPLAY SYSTEM WITH A HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT」,PRPC. OF IDW,1996,p.473-476 R.KISHIGAMI,H.TAKAHASHI,E.SHIMIZU,「REAL-TIME COLOR THREE-DIMENSIONAL DISPLAY SYSTEM USING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS」,PRPC. OF SPIE,2001,p.102-107 H.TAKAHASHI,K.YAMADA,E.SHIMIZU,「ARBITRARY VIEWPOINT 3D DISPLAY SYSTEM」,PRPC. OF SPIE,2003,p.50-58
In addition, as an actual apparatus configuration for carrying out such a parallax light beam reproduction method, a digital micromirror device (DMD) is used as the mask M, and the reflected light amount of the light beam emitted from the light source 2 is determined for each element of the device. A configuration that realizes the function of the mask M by independently controlling each time or using a liquid crystal display (LCD) as the light source 2 and the mask M and independently controlling the density of each pixel of the display. Has been. Further, the plurality of holograms 11 ′ that diffract the irradiated light beams in specific directions interfere with two light beams of the reference light and the object light for each predetermined region of the silver salt photosensitive material applied on the surface of the screen 1 ′. Recorded by exposure.
JP-A-9-114354 JP 2000-155374 A Hiroshi Inoue, “Searching for the mystery of stereoscopic vision”, Optronics Publishing H.TAKAHASHI, K.SAKAMOTO, H.UEDA, E.SHIMIZU, “3-D DISPLAY SYSTEM WITH A HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT”, PRPC. OF IDW, 1996, p.473-476 R.KISHIGAMI, H.TAKAHASHI, E.SHIMIZU, “REAL-TIME COLOR THREE-DIMENSIONAL DISPLAY SYSTEM USING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS”, PRPC. OF SPIE, 2001, p.102-107 H.TAKAHASHI, K.YAMADA, E.SHIMIZU, “ARBITRARY VIEWPOINT 3D DISPLAY SYSTEM”, PRPC. OF SPIE, 2003, p.50-58

しかしながら、上述した視差光線再生法を実施するためのスクリーンとして、既存の銀塩感光材料を用いて形成されたスクリーンを用いた場合、その回折効率が10%以下であり、明るい像を得ることができないという問題があった。   However, when a screen formed using an existing silver salt photosensitive material is used as a screen for performing the above-described parallax ray reproduction method, the diffraction efficiency is 10% or less, and a bright image can be obtained. There was a problem that I could not.

また、従来の拡散板とレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板を組み合わせた方法では立体視は可能であるが透明性が非常に低く空間上に浮かんでいるような立体感を表現できないという問題があった。   In addition, the conventional method of combining a diffusing plate, a lenticular lens plate, and an eyelet lens plate is capable of stereoscopic viewing, but has a problem that it cannot express a stereoscopic effect that is very low in transparency and floating in space. there were.

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、投影機を用いて立体視するための3次元像表示用スクリーンシステムであって、透明性及び回折効率に優れ、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有し、さらには作製容易な3次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた3次元像表示装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and is a three-dimensional image display screen system for stereoscopic viewing using a projector, which is excellent in transparency and diffraction efficiency. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional image display screen system that has uniform brightness as a whole and that can be easily manufactured, and a three-dimensional image display device using the same.

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、特定のフォトポリマー感光材料を用いたホログラムスクリーンとホログラムレンズを組み合わせることで、前記課題を解決できることに想到し、本発明を完成させたものである。   In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have intensively studied, and as a result, conceived that the above problems can be solved by combining a hologram screen and a hologram lens using a specific photopolymer photosensitive material. It has been completed.

すなわち、本発明の3次元像表示用スクリーンシステムは、投影機から2次元像を構成する複数の光線が投影された場合に、当該投影された各光線の透過光を収束又は発散させることにより3次元像を視認させることができる3次元像表示用スクリーンシステムであって、フォトポリマー感光材料の全面に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる体積位相型ホログラムスクリーンとフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムが設けられたホログラムレンズとを組み合わせていることを特徴とする。   That is, the screen system for displaying a three-dimensional image of the present invention is configured to converge or diverge the transmitted light of each projected light when a plurality of light beams constituting a two-dimensional image are projected from the projector. A screen system for displaying a three-dimensional image capable of visually recognizing a two-dimensional image, wherein light beams irradiated by exposing two photo fluxes of reference light and object light to the entire surface of the photopolymer photosensitive material are specified. A volume phase hologram screen that diffracts in a direction and a plurality of volumes that diffract light beams irradiated in a specific direction by exposing two beams of reference light and object light to interfere with each other in a predetermined region of the photopolymer photosensitive material. It is characterized by being combined with a hologram lens provided with a phase hologram.

斯かる発明によれば、ホログラムを記録する感光材料としてフォトポリマー感光材料を用いるため、粒子状成分が含まれず、透明性及び回折効率に優れたスクリーンシステムを得ることが可能である。また、湿式現像処理を必要とせずにホログラムを記録することが可能である上、フォトポリマーが含有する重合物の重合収縮に起因した膜(ホログラム)の収縮も一定であるため、従来のように銀塩感光材料を用いてホログラムを記録する場合に比べ、ホログラムの膜厚分布が均一となる結果、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有することになる。さらには、湿式現像処理を必要とせずにホログラムを記録することが可能であるため、フォトポリマー感光材料にホログラムを記録する際(2光束干渉露光する際)には、フォトポリマー感光材料を被覆する保護基材上に遮光マスクを接触させればフォトポリマー感光材料表面が損傷することはなく、且つ、露光後も前記保護基材を剥がす必要がないためホログラムレンズの作製工程が煩雑化せず作製容易である。   According to such an invention, since a photopolymer photosensitive material is used as a photosensitive material for recording a hologram, it is possible to obtain a screen system that does not include particulate components and is excellent in transparency and diffraction efficiency. In addition, it is possible to record holograms without the need for wet development processing, and since the film (hologram) shrinkage due to polymerization shrinkage of the polymer contained in the photopolymer is also constant, Compared to the case of recording a hologram using a silver salt photosensitive material, the film thickness distribution of the hologram becomes uniform, and as a result, the entire screen system has a uniform brightness. Furthermore, since it is possible to record a hologram without requiring wet development processing, the photopolymer photosensitive material is coated when recording the hologram on the photopolymer photosensitive material (when performing two-beam interference exposure). If the light-shielding mask is brought into contact with the protective substrate, the surface of the photopolymer photosensitive material is not damaged, and it is not necessary to peel off the protective substrate even after exposure. Easy.

本発明のスクリーンシステムを用いれば非常に透明なスクリーンシステムが実現可能であり、透明な状態に3次元像を浮かび上がらせた表示が可能となる。   By using the screen system of the present invention, it is possible to realize a very transparent screen system, and it is possible to display a three-dimensional image in a transparent state.

本発明の3次元像表示用スクリーンシステムは、表面に塗布された感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられた3次元像表示用スクリーンシステムであって、投影装置より投影された視差画像の映像光を、ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、回折させたうえ、上記のホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を結像させることにより3次元像を視認させることとしたものでも好ましい。   The screen system for displaying a three-dimensional image according to the present invention exposes the irradiated light beams in a specific direction by exposing the two light beams of the reference light and the object light for each predetermined region of the photosensitive material coated on the surface. A screen system for displaying a three-dimensional image provided with a plurality of volume phase hologram lenses for diffracting the image, and the image light of the parallax image projected from the projection device is scattered and diffracted by the hologram screen or the diffusion screen. It is also preferable to make the three-dimensional image visible by forming an image of the transmitted light of each projected light beam with the hologram lens.

ホログラムレンズは、複数の体積位相型ホログラムレンズで構成されるため、従来のレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板と異なり、表面に凹凸がない。したがって、3次元像を観察する際に、その凹凸面に眼の焦点があってしまうという不都合が生じない。回折角度の設定により、光源からの光軸をはずした位置に結像させることも可能で、観察者がまぶしさを感じることがない。
このスクリーンシステムによれば、たとえば図10に示すように、投影装置(点光源)からの映像光を拡散スクリーン12が散乱、回折させるので、ホログラムレンズ11への入射光を平行光線に近いものに変換することができる。その結果、ホログラムレンズ11にほぼ均一に光線が入射し、ホログラムレンズ11のみを使った場合に比べて、焦点精度が向上し、より立体感のある3次元像を結像させることができる。たとえば、図10において、ホログラムレンズ11を透過した光線が実線のように収束して結像したものと、鎖線のように収束して結像したものとが、適切なずれを伴って重なって見えたとき、人間の目は立体と認識するからである。
Since the hologram lens is composed of a plurality of volume phase hologram lenses, unlike the conventional lenticular lens plate and eyelet lens plate, the surface has no irregularities. Therefore, when observing a three-dimensional image, there is no inconvenience that the eye has a focal point on the uneven surface. By setting the diffraction angle, it is possible to form an image at a position where the optical axis from the light source is removed, and the observer does not feel glare.
According to this screen system, for example, as shown in FIG. 10, the image light from the projection device (point light source) is scattered and diffracted by the diffusing screen 12, so that the incident light on the hologram lens 11 is close to parallel rays. Can be converted. As a result, light rays are incident on the hologram lens 11 almost uniformly, and the focusing accuracy is improved as compared with the case where only the hologram lens 11 is used, and a three-dimensional image with a more stereoscopic effect can be formed. For example, in FIG. 10, the light beam that has passed through the hologram lens 11 converges and forms an image as indicated by a solid line, and the image that converges and forms an image as indicated by a chain line appears to overlap with an appropriate deviation. This is because the human eye recognizes it as a solid.

とくに、上記のスクリーンは体積位相型ホログラムスクリーンまたはエンボス型ホログラムスクリーンであることが好ましい。
このようなスクリーンであれば、透過光の回折角度を設計によって自由に変えられるので、投影装置(点光源)からの光軸からはずれた位置で3次元像を観察することが可能になる。観察者がまぶしさを感じなくてすむという利点のほか、スクリーンシステムの設置場所を自由に選べるという利点もある。また、透過光を一定角度に回折させることができるので、各光線を均一に、計算された角度でホログラムレンズに入射させることが可能になり、焦点の精度がさらに向上する。
In particular, the screen is preferably a volume phase hologram screen or an embossed hologram screen.
With such a screen, the diffraction angle of transmitted light can be freely changed by design, so that a three-dimensional image can be observed at a position deviated from the optical axis from the projection device (point light source). In addition to the advantage that the observer does not feel glare, there is also the advantage that the installation location of the screen system can be freely selected. Further, since the transmitted light can be diffracted at a certain angle, each light beam can be uniformly incident on the hologram lens at the calculated angle, and the focus accuracy is further improved.

あるいは、上記のスクリーンがフォトポリマーを主成分とし、該スクリーンの0°入射光に対する透過率が65%以上であり、設定回折角での入射光に対する透過率が40%以上であるとさらに好ましい。
フォトポリマーを主成分とするホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンは、従来の銀塩感光材料を用いたスクリーンに比べて透明性及び回折効率に優れている。このような透過率を有するスクリーンを備えた3次元像表示用スクリーンシステムは、より明るく、立体感のある像を結像させることができる。
Alternatively, it is more preferable that the screen has a photopolymer as a main component, the transmittance of the screen with respect to 0 ° incident light is 65% or more, and the transmittance with respect to incident light at a set diffraction angle is 40% or more.
Hologram screens or diffusion screens mainly composed of photopolymers are superior in transparency and diffraction efficiency compared to screens using conventional silver salt photosensitive materials. A three-dimensional image display screen system including a screen having such transmittance can form a brighter and three-dimensional image.

本発明の3次元像表示用スクリーンシステムは、上記のホログラムレンズがフォトポリマーを主成分とし、該フォトポリマーの組成としてラジカル重合性モノマーとバインダーポリマーを混合させて屈折率分布を形成したものであるのもよい。
このような特徴をもつホログラムレンズは、透明性と回折効率が高いので、明るさと立体感がさらに良好な像を結ぶことができる。
In the screen system for displaying a three-dimensional image according to the present invention, the hologram lens has a photopolymer as a main component, and a radical polymerizable monomer and a binder polymer are mixed as a composition of the photopolymer to form a refractive index distribution. It's also good.
Since the hologram lens having such characteristics has high transparency and high diffraction efficiency, it is possible to form an image with better brightness and stereoscopic effect.

また、本発明は、前記3次元像表示用スクリーンシステムと、前記3次元像表示用スクリーンシステムに対して2次元像を構成する光線を投影する投影機とを備え、前記投影機は、前記2次元像を構成する各光線の前記3次元像表示用スクリーンに対する入射光量を独立別個に制御することが可能であることを特徴とする3次元像表示装置としても提供される。   The present invention further includes: the screen system for displaying a three-dimensional image; and a projector that projects a light beam that forms a two-dimensional image onto the screen system for displaying a three-dimensional image. The present invention is also provided as a three-dimensional image display device characterized in that the amount of light incident on the three-dimensional image display screen of each light beam constituting the three-dimensional image can be independently controlled.

この3次元像表示装置によれば、投影機からの光線の光軸からはずれた位置で、3次元像を観察することができるため、観察者がまぶしさを感じることがない。上記の3次元像表示用スクリーンシステムによって結像された3次元像は透明性と回折効率が高いため、観察者に、透明な状態に像が浮かび上がっているように視認させることができる。   According to this three-dimensional image display device, since the three-dimensional image can be observed at a position deviated from the optical axis of the light beam from the projector, the observer does not feel glare. Since the three-dimensional image formed by the above-described three-dimensional image display screen system has high transparency and high diffraction efficiency, an observer can visually recognize the image as if it is transparent.

本発明によれば、透明性及び回折効率に優れ、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有し、さらには作製容易な3次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた3次元像表示装置を得ることができる。   According to the present invention, a screen system for displaying a three-dimensional image having excellent transparency and diffraction efficiency, uniform brightness as a whole screen system, and easy to manufacture, and a three-dimensional image display device using the same are obtained. be able to.

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る3次元像表示用スクリーンシステムの一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a screen system for displaying a three-dimensional image according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings as appropriate.

図2は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンの概略構成を示す正面図である。図2に示すように、本実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステム(以下、適宜「スクリーンシステム」という)1は、投影機から2次元像を構成する複数の光線が投影された場合に、当該投影された各光線の透過光を収束又は発散させることにより3次元像を視認させることができるように構成されており、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の全面に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる体積位相型ホログラムスクリーン(以下、適宜「ホログラムスクリーン」という)10が設けられている。さらに、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズ(以下、適宜「ホログラムレンズ」という)11が設けられている。以下、斯かる構成を有するスクリーンシステム1の作製方法について具体的に説明する。   FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a three-dimensional image display screen according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the 3D image display screen system (hereinafter referred to as “screen system” as appropriate) 1 according to the present embodiment is used when a plurality of light beams constituting a 2D image are projected from a projector. The three-dimensional image can be viewed by converging or diverging the transmitted light of each projected light beam, and the reference light and object light are applied to the entire surface of the photopolymer photosensitive material applied on the surface. The volume phase hologram screen (hereinafter referred to as “hologram screen” as appropriate) 10 that diffracts the irradiated light beam in a specific direction is recorded without the need for wet development processing by interfering with the two light beams. Is provided. In addition, each light beam recorded and irradiated without the need for wet development processing can be identified by exposing the reference beam and object beam to interfere with each other in a predetermined area of the photopolymer photosensitive material applied on the surface. A plurality of volume phase hologram lenses (hereinafter referred to as “hologram lenses” as appropriate) 11 are provided. Hereinafter, a method for producing the screen system 1 having such a configuration will be specifically described.

<フォトポリマー感光材料>
本実施形態に係るフォトポリマー感光材料としては、屈折率変調型フォトポリマーであって、可干渉性の2光束を干渉させて露光することによって干渉縞を記録する記録工程のみにより、露光された部位の屈折率と未露光部位の屈折率との差が少なくとも0.001以上の屈折率変化を生じるものを用いることが好ましい。なお、屈折率の差を増幅させるための湿式現像処理が不要であることは必須要件であるが、光や熱等による乾式現像処理も不要であるものを用いるのが好ましい。
<Photopolymer photosensitive material>
The photopolymer photosensitive material according to the present embodiment is a refractive index modulation type photopolymer, and is exposed only by a recording process in which interference fringes are recorded by exposing two coherent light beams to interference. It is preferable to use a material that causes a change in refractive index such that the difference between the refractive index and the refractive index of the unexposed portion is at least 0.001. It is essential that a wet development process for amplifying the difference in refractive index is unnecessary, but it is preferable to use a process that does not require a dry development process using light, heat, or the like.

さらに、フォトポリマーの成分としては、干渉性に優れた光を干渉させることによって得られる干渉縞の明暗の強度分布を屈折率の変化として記録する場合に大きな屈折率変化を持たせられるフォトポリマー組成物として、(A)ラジカル重合可能な不飽和二重結合を少なくとも1つ含有するラジカル重合性モノマーと、(B)カチオン重合性モノマーおよび/または(C)バインダーポリマーを含有するものが好適に用いられる。   Furthermore, as a photopolymer component, a photopolymer composition capable of having a large refractive index change when recording the intensity distribution of light and dark of interference fringes obtained by interfering with light having excellent coherence as a change in refractive index. As the product, (A) a radical polymerizable monomer containing at least one unsaturated double bond capable of radical polymerization, and (B) a cationic polymerizable monomer and / or (C) a binder polymer are preferably used. It is done.

より好適なフォトポリマー組成物としては、(D)可視光の波長領域を有する干渉性の第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射により、ラジカル重合性化合物(A)の重合を開始させる光ラジカル重合開始剤と、(E)光ラジカル重合開始剤を増感させる光増感色素、および(B)カチオン重合性化合物を含有する場合は、(F)第一の光とは異なる波長領域を有する第二の光の照射によりカチオン重合性化合物(B)の重合を開始させる光カチオン重合開始剤とからなり、(A)ラジカル重合性化合物の屈折率が、(B)カチオン重合性化合物および/または(C)バインダーポリマーとの屈折率との加重平均値よりも大きいように調整したフォトポリマー組成物である。   As a more suitable photopolymer composition, (D) polymerization of the radical polymerizable compound (A) is initiated by irradiation of interference fringes obtained by interference of coherent first light having a visible light wavelength region. When it contains a photo radical polymerization initiator, (E) a photosensitizing dye that sensitizes the photo radical polymerization initiator, and (B) a cationic polymerizable compound, (F) a wavelength region different from that of the first light A photocationic polymerization initiator that initiates polymerization of the cationically polymerizable compound (B) by irradiation with a second light having a refractive index of (A) the radically polymerizable compound is (B) the cationically polymerizable compound and (C) A photopolymer composition adjusted to be larger than the weighted average value of the refractive index with the binder polymer.

光カチオン重合開始剤(F)は、第二の光の照射によりカチオン重合性モノマー(B)の重合を開始させるものであるが、第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射に対する感光性が低くてカチオン重合性モノマー(B)の重合を実質上開始させないものが好ましい。   The cationic photopolymerization initiator (F) initiates polymerization of the cationic polymerizable monomer (B) by irradiation with the second light, but is sensitive to irradiation of interference fringes obtained by interference with the first light. Is preferably low and does not substantially initiate the polymerization of the cationically polymerizable monomer (B).

ラジカル重合性モノマー(A)
本発明で用いられるラジカル重合性モノマー(A)は、本発明で用いられるカチオン重合性モノマー(B)および/または(C)バインダーポリマー等とともに本発明による組成物を調製した場合に、相溶性を有しさえすれば広範囲の化合物を使用することができるが、常圧で100℃以上の沸点を持つ非ガス状、即ち、液状または固体状であるラジカル重合性化合物(A)が好ましい。
特に、エチレン性不飽和二重結合を有する(メタ)アクリルモノマー、ビニルモノマー、(メタ)アリルモノマーが好ましい。また、これらは単独で用いても、2つ以上の組み合わせで用いてもよい。
Radical polymerizable monomer (A)
The radical polymerizable monomer (A) used in the present invention has compatibility when the composition according to the present invention is prepared together with the cationic polymerizable monomer (B) and / or (C) binder polymer used in the present invention. A wide range of compounds can be used as long as they are present, but the non-gaseous, ie, liquid or solid radically polymerizable compound (A) having a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure is preferred.
In particular, (meth) acrylic monomers, vinyl monomers, and (meth) allyl monomers having an ethylenically unsaturated double bond are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

(メタ)アクリルモノマーの例として、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシ(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノールポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フエノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、9H−カルバゾール−9−エチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1, 6−へキサンジオールジ(メタンアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールートリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフエノールAのエチレンオキサイド付加物ジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビスフエノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ビス(4−(メタ)アクリロイルチオフェニル)スルフィド、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ(メタンアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル等が挙げられる。
さらに、9,9-ジアリールフルオレン骨格を有し、かつ、ラジカル重合可能な不飽和二重結合を少なくとも1つ以上含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物(A)として好適な化合物の具体例としては、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシ)プロポキシフェニル]フルオレン、9,9−ビス(4−メタクリロイルオキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アクリロイルオキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス[4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス{4−[2−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシ−プロポキシ)−エトキシ]フェニル}フルオレン、9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシ)プロポキシ−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物などを挙げることができる。
また、上記化合物の2量体または3量体程度のオリゴマーであってもよい。
Examples of (meth) acrylic monomers include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, ethoxyethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meta ) Acrylate, phenoxy (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2,4,6-tribromophenoxy (meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, nonylphenol polyethylene glycol (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (Meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2-acryloyloxye Lusuccinic acid, 2-acryloyloxyethylphthalic acid, neopentyl glycol acrylic acid benzoate, 9H-carbazole-9-ethyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1 , 6-hexanediol di (methane acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, dimethylol-tricyclodecane di (meth) acrylate, bisphenol A ethylene oxide adduct di (meth) acrylate, glycerin di (meta ) Acrylate, bisphenoxyethanol full orange (meth) acrylate, bis (4- (meth) acryloylthiophenyl) sulfide, pentaerythritol tri (meth) acrylate, tetramethylol meta Tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (methane acrylate, trimethylolpropane acrylic acid benzoate, etc.).
Furthermore, a compound suitable as a radical polymerizable compound (A) having a 9,9-diarylfluorene skeleton and containing at least one unsaturated double bond capable of radical polymerization, which is solid at ordinary temperature and pressure. Specific examples include 9,9-bis [4- (3-acryloyloxy-2-hydroxy) propoxyphenyl] fluorene, 9,9-bis (4-methacryloyloxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4- Acryloyloxyphenyl) fluorene, 9,9-bis [4- (2-methacryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis [4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, 9,9-bis { 4- [2- (3-acryloyloxy-2-hydroxy-propoxy) -ethoxy] phenyl} fluorene, Examples include 9,9-bis [4- (3-acryloyloxy-2-hydroxy) propoxy-3-methylphenyl] fluorene, acrylic acid adduct of glycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, and the like. be able to.
Further, it may be an oligomer having a dimer or trimer of the above compound.

ビニルモノマーの例として、ビニルアセテート、4−ビニルアニリン、9−ビニルアントラセン、9−ビニルカルバゾール、4−ビニルアニソール、ビニルべンズアルデヒド、ビニルべンゾエイト、ビニルべンジルクロライド、4−ビニルビフェニル、ビニルブロマイド、N−ビニルカプロラクタム、ビニルクロロホルメート、ビニルクロトネート、ビニルシクロへキサン、4−ビニル−1−シクロへキセンジエポキサイド、ビニルシクロペンタン、ビニルデカノエート、4−ビニル−1, 3−ジオキソラン−2−オン、ビニルカルボネート、ビニルトリチオカルボネート、ビニル2 ーエチルへキサノエート、ビニルフエロセン、ビニリデンクロライド、ビニルホルメート、1−ビニルイミダゾール、2−ビニルナフタレン、ビニルネオデカノエート、5−ビニル−2−ノルボルネン、4−(ビニルオキシ)ブチルべンゾエート、2−(ビニルオキシ)エタノール、4−ビニルフエニルアセテート、ビニルピバレート、ビニルプロピオネート、2−ビニルピリジン、1−ビニル−2−ピロリジノン、ビニルスルホン、ビニルトリメチルシラン、ビス(4−ビニルチオフェニル)スルフィド等が挙げられる。
また、上記化合物の2量体または3量体程度のオリゴマーであってもよい。
Examples of vinyl monomers include vinyl acetate, 4-vinylaniline, 9-vinylanthracene, 9-vinylcarbazole, 4-vinylanisole, vinylbenzaldehyde, vinylbenzoate, vinylbenzil chloride, 4-vinylbiphenyl, vinyl Bromide, N-vinylcaprolactam, vinyl chloroformate, vinylcrotonate, vinylcyclohexane, 4-vinyl-1-cyclohexenediepoxide, vinylcyclopentane, vinyldecanoate, 4-vinyl-1,3-dioxolane 2-one, vinyl carbonate, vinyl trithiocarbonate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl ferrocene, vinylidene chloride, vinyl formate, 1-vinyl imidazole, 2-vinyl naphthalene, vinyl neodecano , 5-vinyl-2-norbornene, 4- (vinyloxy) butylbenzoate, 2- (vinyloxy) ethanol, 4-vinylphenyl acetate, vinyl pivalate, vinyl propionate, 2-vinylpyridine, 1-vinyl-2 -Pyrrolidinone, vinyl sulfone, vinyl trimethylsilane, bis (4-vinylthiophenyl) sulfide and the like.
Further, it may be an oligomer having a dimer or trimer of the above compound.

(メタ)アリルモノマーの例として、(メタ)アリルフェニルスルホン、(メタ)アリルエトキシシラン、(メタ)アリルトリメトキシシラン、(メタンアリル2, 4, 6−トリブロモフェニルエーテル、2, 2,−ジ(メタ)アリルビスフエノールA 、ジ(メタ)アリルジメチルシラン、ジ(メタ)アリルジフェニルシラン、ジ(メタ)アリルフェニルフオスフィン、ジ(メタ)アリルフタレート、ジ(メタ)アリルジカルボネイト、ジ(メタ)アリルサクシネイト等が挙げられる。
また、上記化合物の2量体または3量体程度のオリゴマーであってもよい。
Examples of (meth) allyl monomers include (meth) allylphenylsulfone, (meth) allylethoxysilane, (meth) allyltrimethoxysilane, (methaneallyl 2, 4, 6-tribromophenyl ether, 2, 2, -di (Meth) allylbisphenol A, di (meth) allyldimethylsilane, di (meth) allyldiphenylsilane, di (meth) allylphenyl phosphine, di (meth) allyl phthalate, di (meth) allyl dicarbonate, di Examples include (meth) allyl succinate.
Further, it may be an oligomer having a dimer or trimer of the above compound.

ラジカル重合性化合物(A)として好ましいものは、フエノキシエチルアクリレート、2, 4, 6−トリブロモフエノキシ(メタンアクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、ビスフエノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレートである。   Preferable examples of the radical polymerizable compound (A) include phenoxyethyl acrylate, 2, 4, 6-tribromophenoxy (methane acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, bisphenoxyethanol full orange (meta ) Acrylate.

カチオン重合性モノマー(B)
本発明で用いられるカチオン重合性モノマー(B)は、他のいずれの成分とも相溶性がよく、ラジカル重合性モノマー(A)よりも屈折率が極力低く、常温常圧で液体であることが好ましい。このようなカチオン重合性モノマーを用いることによって、ホログラム記録前では全組成物が十分に相溶しているが、ホログラム記録が開始されるとともにラジカル重合性モノマー(A)の拡散移動が起こりやすくなる。さらに、屈折率が低いものを選択することによって、ラジカル重合性モノマー(A)の拡散移動によるカチオン重合性モノマー(B)との分離において、両者の間でわずかな分離しか起こらなくても、大きな屈折率差(屈折率変調)を得ることができる。カチオン重合性モノマー(B)は第一の光(好ましくは可視光線)と異なる波長領域を有す第二の光(好ましくは紫外線)を照射しカチオン重合開始剤(F)の反応により重合させられる。
Cationic polymerizable monomer (B)
The cationically polymerizable monomer (B) used in the present invention is preferably compatible with any other components, has a refractive index as low as that of the radically polymerizable monomer (A), and is liquid at normal temperature and pressure. . By using such a cationically polymerizable monomer, the entire composition is sufficiently compatible before hologram recording, but diffusion transfer of the radically polymerizable monomer (A) is likely to occur as hologram recording is started. . Furthermore, by selecting a material having a low refractive index, the separation from the cationically polymerizable monomer (B) by the diffusion transfer of the radically polymerizable monomer (A) can be carried out with little separation between them. A refractive index difference (refractive index modulation) can be obtained. The cationic polymerizable monomer (B) is polymerized by the reaction of the cationic polymerization initiator (F) by irradiating the second light (preferably ultraviolet light) having a wavelength region different from that of the first light (preferably visible light). .

カチオン重合性モノマー(B)の具体例としては、オキシラン構造およびオキセタン構造のいずれかを1分子中に少なくとも1つ以上、あるいは両者を有する化合物を挙げることができる。下記に好ましいカチオン重合性モノマー(B)を例示する。   Specific examples of the cationically polymerizable monomer (B) include compounds having at least one oxirane structure or oxetane structure in one molecule, or both. Preferred cationic polymerizable monomers (B) are exemplified below.

グリシジルエーテル類;フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリコールグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジ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、トリプロピ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、ネオネンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジ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、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、2.2−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル。   Glycidyl ethers; phenyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycol glycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neonenethyl glycol di Glycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, 2.2-dibromoneopentyl glycol diglycidyl ether.

オキセタン系化合物;3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、1,4−ビス{〔(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ〕メチル}ベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、ジ[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−{〔3−(トリエトキシシリル)プロポキシ〕メチル}オキセタン、オキセタニルシルセスキオキシサン、フェノールノボラックオキセタン。   Oxetane compounds; 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis {[(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl} benzene, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, di [ 1-ethyl (3-oxetanyl)] methyl ether, 3-ethyl-3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3-{[3- (triethoxysilyl) propoxy] methyl} oxetane, oxetanyl Silsesquioxysan, phenol novolac oxetane.

重合収縮がほとんどないスピロオルソエステル、スピロオルソカーボネート、ビシクロオルソカーボネート類や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も使用できる。   Spiro orthoesters, spiro orthocarbonates, bicycloorthocarbonates and 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate with little polymerization shrinkage can also be used.

上記例示物の2量体または3量体程度のオリゴマーであってもよい。また、これらは単独で用いても2以上の組合わせで用いてもよい。特にオキシラン化合物とオキセタン化合物を混合して使用すると、カチオン重合速度が上昇し、かつ、高分子量のポリマーが形成される。   It may be a dimer or trimer oligomer of the above examples. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, when a mixture of an oxirane compound and an oxetane compound is used, the cationic polymerization rate increases and a high molecular weight polymer is formed.

バインダーポリマー(C)
本発明で用いられるバインダーポリマー(C)は、ラジカル重合性化合物(A)およびカチオン重合性化合物(B)と相溶性が良く、有機溶媒中に完全に溶解しうるものであればよい。代表的なものは、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーの単独重合体、または、該モノマーと、これと共重合可能な共重合性モノマーとの共重合体、ジフェノール化合物とジカルボン酸化合物の縮合重合体、分子内に炭酸エステル基を有する重合体、分子内に−SO2−基を有する重合体、セルロース誘導体、およびこれらの2以上の組み合わせからなる群より選ばれるものである。
Binder polymer (C)
The binder polymer (C) used in the present invention only needs to be compatible with the radical polymerizable compound (A) and the cationic polymerizable compound (B) and can be completely dissolved in the organic solvent. Typical examples include a homopolymer of a monomer having an ethylenically unsaturated double bond, or a copolymer of the monomer and a copolymerizable monomer copolymerizable therewith, a diphenol compound and a dicarboxylic acid compound. Selected from the group consisting of a condensation polymer, a polymer having a carbonate group in the molecule, a polymer having a -SO2- group in the molecule, a cellulose derivative, and a combination of two or more thereof.

バインダーポリマーの具体例としては、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。   Specific examples of the binder polymer 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- For methylstyrene, poly-p-phenylstyrene, poly-2,5-dichlorostyrene, poly-p-chlorostyrene, poly-2,5-dichlorostyrene, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, styrene-acrylonitrile Polymer, styrene-divinylbenzene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, ABS resin, polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl pyrrolidone, polyvinylidene chloride, hydrogenated Styrene-butadiene-styrene copolymer, transparent polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, a copolymer of (meth) acrylic acid cycloaliphatic ester and methyl (meth) acrylate, and the like.

厚膜化や膜の柔軟性を持たせるためにさらにバインダーポリマーを含有してもよい。
バインダーポリマー(C)の上記例示物は単独で用いても2以上の組合わせで用いてもよい。
A binder polymer may be further contained in order to increase the film thickness and provide film flexibility.
The above-mentioned examples of the binder polymer (C) may be used alone or in combination of two or more.

バインダーポリマー(C)は、また、100℃以上のガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。   The binder polymer (C) preferably has a glass transition temperature (Tg) of 100 ° C. or higher.

バインダーポリマー(C)はホログラムの用途、応用等により種々選択することができる。良好な成膜性および回折効率等の光学特性を得るためには、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、セルロースアセテートブチラート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルホルマール等が好ましく用いられる。   The binder polymer (C) can be variously selected depending on the use and application of the hologram. In order to obtain optical properties such as good film formability and diffraction efficiency, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, cellulose acetate butyrate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl formal, etc. are preferably used. It is done.

より良好な耐熱性、成膜性および回折効率等の光学特性を得るためには、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、(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好ましく用いられる。   Polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, (meth) acrylic acid cycloaliphatic ester and methyl (meth) acrylate copolymer to obtain better optical properties such as heat resistance, film formability and diffraction efficiency Etc. are preferably used.

上記光重合開始剤(D)としては、He−Ne(波長633nm)、YAG(波長532nm)、Ar(波長515、488nm)、He−Cd(波長442nm)等のレーザ光源から出射されるレーザ光を吸収してラジカルを発生するものを好適に用いることができる。このような光重合開始剤としては、例えば、カルボニル化合物、アミン化合物、アリールアミノ酢酸化合物、有機錫化合物、アルキルアリールホウ素塩、オニウム塩類、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換トリアジン化合物、有機過酸化物、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物及びこれらの光重合開始剤と光増感色素との組み合わせ等を好適に用いることができる。上記カルボニル化合物としては、例えば、ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン等を例示できる。   Laser light emitted from a laser light source such as He—Ne (wavelength 633 nm), YAG (wavelength 532 nm), Ar (wavelength 515, 488 nm), He—Cd (wavelength 442 nm) is used as the photopolymerization initiator (D). Those that absorb radicals and generate radicals can be suitably used. Examples of such photopolymerization initiators include carbonyl compounds, amine compounds, arylaminoacetic acid compounds, organic tin compounds, alkylaryl boron salts, onium salts, iron arene complexes, trihalogenomethyl-substituted triazine compounds, organic peroxides. , Bisimidazole derivatives, titanocene compounds, combinations of these photopolymerization initiators and photosensitizing dyes, and the like can be suitably used. Examples of the carbonyl compound include benzyl, benzoin ethyl ether, benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, diethoxyacetophenone, and the like.

上記光増感色素(E)としては、ミヒラケトン、アクリジンイエロー、メロシアニン、メチレンブルー、カンファーキノン、エオシン、脱カルボキシル化ローズベンガル等を好適に用いることができる。光増感色素としては、可視領域の光に吸収を示すものであればよく、上記以外にも、例えば、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、アクリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ベーススチリル誘導体、ケトクマリン誘導体、キノロン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジン誘導体、チアジン系色素等も使用可能であり、更には「色素ハンドブック」(大河原信他編、講談社、 1986 年)、「機能性色素の化学」(大河原信他編、シーエムシー、 1983 年)、「特殊機能材料」(池森忠三郎他編、シーエムシー、 1986年)に記載されている光増感色素も用いることができる。これらの光増感色素は単独で用いても2種以上の組み合わせで用いてもよい。   As the photosensitizing dye (E), mihiraketone, acridine yellow, merocyanine, methylene blue, camphorquinone, eosin, decarboxylated rose bengal and the like can be suitably used. As the photosensitizing dye, any substance that absorbs light in the visible region may be used. Besides the above, for example, cyanine derivatives, merocyanine derivatives, phthalocyanine derivatives, xanthene derivatives, thioxanthene derivatives, acridine derivatives, porphyrin derivatives, Coumarin derivatives, base styryl derivatives, ketocoumarin derivatives, quinolone derivatives, stilbene derivatives, oxazine derivatives, thiazine dyes, etc. can also be used. Furthermore, “Dye Handbook” (Okawara Shin et al., Kodansha, 1986), “Functionality Photosensitizing dyes described in “Dye Chemistry” (Shin Okawara et al., CMC, 1983) and “Special Functional Materials” (Chemical Ikemori et al., CMC, 1986) can also be used. These photosensitizing dyes may be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒は、フォトポリマー感光材料の粘度調整、相溶性調節の他、成膜性等を向上させるために有効であり、例えば、アセトン、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール等を用いることができる。ただし、水は、粘度調整、相溶性調節、成膜性等を阻害するので使用できない。水はエマルジョン形態でも媒質として使用できない。有機溶媒(溶剤)の使用量は、ラジカル重合性化合物(A)と、カチオン性重合化合物(B)および/またはバインダーポリマー(C)と、光重合開始剤(Dおよび/またはF)の合計100重量部に対して1〜1500重量部程度の範囲である。また、ラジカル重合性化合物(A)の重合速度や分子量を制御するために、熱重合禁止剤や連鎖移動剤を少量添加しても良い。   The organic solvent is effective for improving the film forming property, etc., in addition to adjusting the viscosity and compatibility of the photopolymer photosensitive material. For example, acetone, xylene, toluene, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, benzene, methylene chloride, dichloromethane, Chloroform, methanol, etc. can be used. However, water cannot be used because it inhibits viscosity adjustment, compatibility adjustment, film-forming property, and the like. Water cannot be used as a medium even in emulsion form. The amount of the organic solvent (solvent) used is a total of 100 of the radical polymerizable compound (A), the cationic polymerizable compound (B) and / or the binder polymer (C), and the photopolymerization initiator (D and / or F). It is the range of about 1-1500 weight part with respect to a weight part. Moreover, in order to control the polymerization rate and molecular weight of the radical polymerizable compound (A), a small amount of a thermal polymerization inhibitor or a chain transfer agent may be added.

熱重合禁止剤の例としては、生成した重合活性種を消去する働きのある、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、tert−ブチルカテコール、ナフチルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジン、ジフェニルアミン等を挙げることができる。   Examples of the thermal polymerization inhibitor include hydroquinone, p-methoxyphenol, tert-butylcatechol, naphthylamine, diphenylpicrylhydrazine, diphenylamine and the like which have a function of eliminating the generated polymerization active species.

連鎖移動剤の例としては、α−メチルスチレンダイマー、2−メルカプトベンズオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、tert−ブチルアルコール、n−ブタノール、イソブタノール、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロピレン、塩化ビニル等を挙げることができる。   Examples of chain transfer agents include α-methylstyrene dimer, 2-mercaptobenzoxazole, 2-mercaptobenzothiazole, tert-butyl alcohol, n-butanol, isobutanol, isopropylbenzene, ethylbenzene, chloroform, methyl ethyl ketone, propylene, chloride. Vinyl etc. can be mentioned.

<フォトポリマー感光材料の調整>
以上に説明した本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を調製するには、ラジカル重合性化合物(A)、カチオン重合性化合物(B)および/または有機溶媒に可溶なバインダーポリマー(C)と、光重合開始剤(Dおよび/またはF)等をガラスビーカー等の耐有機溶剤性容器に入れて全体を撹拌すればよい。この場合、固体成分の溶解を促進するために、組成物の変性が生じない範囲で、これを例えば40〜90℃程度に加熱してもよい。
<Adjustment of photopolymer photosensitive material>
To prepare the photopolymer photosensitive material according to this embodiment described above, a radically polymerizable compound (A), a cationically polymerizable compound (B) and / or a binder polymer (C) soluble in an organic solvent, What is necessary is just to put a photoinitiator (D and / or F) etc. in organic-resistant solvent containers, such as a glass beaker, and to stir the whole. In this case, in order to promote dissolution of the solid component, it may be heated to, for example, about 40 to 90 ° C. within a range in which the composition is not denatured.

<ホログラム記録媒体の作製方法>
本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を用いたホログラム記録媒体(ホログラム記録前)は、フォトポリマー感光材料を基板の片面に塗布し、生じた塗膜(記録層)と基板とからなる2層構造の記録媒体を作製することによって得られる。或いは、好ましい態様として、図3に示すように、基板1A上の記録層1Bの上にフィルム状、シート状或いは板状の保護材1Cを被覆して3層構造の記録媒体を作製しても良い。
<Method for producing hologram recording medium>
The hologram recording medium (before hologram recording) using the photopolymer photosensitive material according to the present embodiment is a two-layer structure comprising a photopolymer photosensitive material applied to one side of a substrate and the resulting coating film (recording layer) and the substrate. It is obtained by producing the recording medium. Alternatively, as a preferred embodiment, as shown in FIG. 3, a recording medium having a three-layer structure may be prepared by covering a recording layer 1B on a substrate 1A with a film-like, sheet-like or plate-like protective material 1C. good.

フォトポリマー感光材料の調製工程で有機溶媒を用いる場合、ラジカル重合性化合物(A)、カチオン重合性化合物(B)および/または有機溶媒に可溶なバインダーポリマー(C)と、光重合開始剤(Dおよび/またはF)を初めとする上記任意添加成分(光増感色素、熱重合禁止剤及び連鎖移動剤)を有機溶媒(溶剤)に溶解させ、これにより得られた溶液を基板上に塗布し、その後、溶剤を揮散させて記録層を形成すれば良い。また、記録層に保護材を被覆する場合(図3参照)には、保護材を被覆する前に有機溶媒を風乾や減圧蒸発等によって除去しておくことが好ましい。   When an organic solvent is used in the preparation process of the photopolymer photosensitive material, a radical polymerizable compound (A), a cationic polymerizable compound (B) and / or a binder polymer (C) soluble in an organic solvent, a photopolymerization initiator ( D and / or F) and other optional components (photosensitizing dye, thermal polymerization inhibitor and chain transfer agent) are dissolved in an organic solvent (solvent), and the resulting solution is applied onto the substrate. Thereafter, the recording layer may be formed by evaporating the solvent. When the recording layer is covered with a protective material (see FIG. 3), it is preferable to remove the organic solvent by air drying or evaporation under reduced pressure before coating the protective material.

フォトポリマー感光材料を塗布する基板としては、光学的に透明な素材、例えば、ガラスや石英の他、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、脂環式ポリポレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。基板の厚みは、好ましくは0.02〜10mmとされる。基板は、必ずしも平面である必要はなく、屈曲や湾曲或いは表面に凹凸構造のあるものでも良い。保護材も基板と同じ材質の光学的に透明な材料から形成することができる。保護材の厚みは、好ましくは0.02〜10mmとされる。   As a substrate on which the photopolymer photosensitive material is applied, an optically transparent material such as glass or quartz, or a transparent resin such as polyethylene terephthalate (PET), acrylic resin, polycarbonate, polyolefin, alicyclic polyolefin, or the like is used. Can do. The thickness of the substrate is preferably 0.02 to 10 mm. The substrate is not necessarily flat, and may be bent, curved, or have a concavo-convex structure on the surface. The protective material can also be formed from the same optically transparent material as the substrate. The thickness of the protective material is preferably 0.02 to 10 mm.

フォトポリマー感光材料の塗布方法としては、グラビア塗布、ロールコーティング塗布、バーコート塗布、スピンコート塗布等を用いることができる。そして、溶媒除去後の記録層の厚みが、1〜500μm、好ましくは5〜50μmとなるように塗布する。   As a coating method of the photopolymer photosensitive material, gravure coating, roll coating coating, bar coating coating, spin coating coating or the like can be used. Then, coating is performed so that the thickness of the recording layer after removal of the solvent is 1 to 500 μm, preferably 5 to 50 μm.

<ホログラムの記録方法>
上記のようにして作製されたホログラム記録媒体にホログラムスクリーンおよびホログラムレンズを記録するために、本実施形態では2光束干渉露光法が用いられる。以下、図4、図5、図6を参照してより具体的に説明する。
<Recording method of hologram>
In order to record the hologram screen and the hologram lens on the hologram recording medium manufactured as described above, a two-beam interference exposure method is used in the present embodiment. Hereinafter, a more specific description will be given with reference to FIGS. 4, 5, and 6.

<ホログラムスクリーンの記録方法>
図4は、ホログラム記録媒体にホログラムスクリーンを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。図4に示すように、レーザ光源10から出射された波長が200〜800nmの範囲にある可干渉性の光(レーザ光)をビームスプリッタ20等を用いて2つの光線に分割する。そのうち一方の光線L1を参照光といい、他方の光線L2を物体光という。そして、ホログラム記録媒体100上で参照光L1と再度合わさるように、物体光L2を反射ミラー30などを用いることによって偏向させる。ホログラム記録媒体100は、参照光L1及び偏向後の物体光L2が合成されて干渉縞が形成され得る位置に配置する。この場合、参照光と物体光のなす角度(設定回折角)は0°〜180°の範囲で自由に選ぶことができる。参照光L1及び物体光L2は、それぞれ対物レンズ40等によって10〜40倍程度に径を拡大した後、アパーチャー50等により波面を綺麗に整形しておき照射される。ホログラム記録媒体100の前に拡散板90が設置されて拡散光を入射する。ここで、参照光L1については、さらにレンズ(凸レンズ)70を用いて収束光を投影光に変換する。また、予め物体光L2の情報を記録した体積位相型マスターホログラムに光を照射して得られるマスターホログラムからの透過光(物体光)を用いることも可能である。
<Recording method of hologram screen>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical system for recording a hologram screen on a hologram recording medium. As shown in FIG. 4, coherent light (laser light) having a wavelength emitted from the laser light source 10 in the range of 200 to 800 nm is split into two light beams using a beam splitter 20 or the like. One of the light beams L1 is referred to as reference light, and the other light beam L2 is referred to as object light. Then, the object light L2 is deflected by using the reflection mirror 30 or the like so as to be again combined with the reference light L1 on the hologram recording medium 100. The hologram recording medium 100 is arranged at a position where an interference fringe can be formed by combining the reference light L1 and the deflected object light L2. In this case, the angle (set diffraction angle) formed by the reference light and the object light can be freely selected in the range of 0 ° to 180 °. The reference light L1 and the object light L2 are each irradiated with a wave front having a well-shaped shape by the aperture 50 or the like after the diameter is enlarged about 10 to 40 times by the objective lens 40 or the like. A diffusing plate 90 is installed in front of the hologram recording medium 100 to allow diffused light to enter. Here, with respect to the reference light L1, the convergent light is converted into projection light using a lens (convex lens) 70. It is also possible to use transmitted light (object light) from a master hologram obtained by irradiating light onto a volume phase master hologram in which information on the object light L2 is recorded in advance.

上記の光学系配置において、レーザ光源10から数分程度レーザ光を照射すると、ホログラムとなる参照光L1と物体光L2との干渉縞がホログラム記録媒体100に記録される。なお、レーザ光の光量は、光強度と照射時間との積で表せば、好ましくは0.1〜10,000mJ/cm、より好ましくは1〜1,000mJ/cmである。 In the above optical system arrangement, when laser light is irradiated from the laser light source 10 for about several minutes, interference fringes between the reference light L1 and the object light L2 to be a hologram are recorded on the hologram recording medium 100. The amount of laser light is preferably 0.1 to 10,000 mJ / cm 2 , more preferably 1 to 1,000 mJ / cm 2 in terms of the product of light intensity and irradiation time.

ホログラム記録媒体100と物体光L2との間に、すり硝子等の拡散板を設置する。拡散板はできるだけホログラム記録媒体100に近接させるかことが好ましいが参照光がホログラム記録媒体100上で干渉縞を形成できるように照射するような間隔を取る必要がある。   A diffusion plate such as ground glass is installed between the hologram recording medium 100 and the object light L2. It is preferable that the diffusion plate be as close to the hologram recording medium 100 as possible, but it is necessary to provide an interval so that the reference light is irradiated so that interference fringes can be formed on the hologram recording medium 100.

図5は、ホログラム記録媒体にホログラムレンズを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。図5に示すように、レーザ光源10から出射された波長が200〜800nmの範囲にある可干渉性の光(レーザ光)をビームスプリッタ20等を用いて2つの光線に分割する。そのうち一方の光線L1を参照光といい、他方の光線L2を物体光という。そして、ホログラム記録媒体100上で参照光L1と再度合わさるように、物体光L2を反射ミラー30などを用いることによって偏向させる。ホログラム記録媒体100は、参照光L1及び偏向後の物体光L2が合成されて干渉縞が形成され得る位置に配置する。参照光L1及び物体光L2は、それぞれ対物レンズ40等によって10〜40倍程度に径を拡大した後、ピンホール50等により波面を綺麗に整形しておき、さらにコリメータレンズ60等により拡散光を平行光に変換しておくことが好ましい。ここで、物体光L2については、さらにレンズ(平凸レンズ)70を用いて平行光を収束光に変換する。なお、このように収束する物体光L2を得るためには、予め物体光L2の情報を記録した体積位相型マスターホログラムに光を照射して得られるマスターホログラムからの透過光(物体光)を用いることも可能である。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical system for recording a hologram lens on a hologram recording medium. As shown in FIG. 5, coherent light (laser light) having a wavelength emitted from the laser light source 10 in the range of 200 to 800 nm is split into two light beams using a beam splitter 20 or the like. One of the light beams L1 is referred to as reference light, and the other light beam L2 is referred to as object light. Then, the object light L2 is deflected by using the reflection mirror 30 or the like so as to be again combined with the reference light L1 on the hologram recording medium 100. The hologram recording medium 100 is arranged at a position where an interference fringe can be formed by combining the reference light L1 and the deflected object light L2. The reference light L1 and the object light L2 are magnified about 10 to 40 times by the objective lens 40, respectively, and then the wave front is neatly shaped by the pinhole 50, and further diffused light is emitted by the collimator lens 60, etc. It is preferable to convert it into parallel light. Here, for the object light L2, parallel light is converted into convergent light using a lens (plano-convex lens) 70. In order to obtain the object light L2 that converges in this way, the transmitted light (object light) from the master hologram obtained by irradiating the volume phase master hologram on which the information of the object light L2 is recorded in advance is used. It is also possible.

上記の光学系配置において、レーザ光源10から数秒程度レーザ光を照射すると、ホログラムとなる参照光L1と物体光L2との干渉縞がホログラム記録媒体100に記録される。なお、レーザ光の光量は、光強度と照射時間との積で表せば、好ましくは0.1〜10,000mJ/cm、より好ましくは1〜1,000mJ/cmである。 In the above optical system arrangement, when laser light is irradiated from the laser light source 10 for about several seconds, interference fringes between the reference light L1 and the object light L2 to be a hologram are recorded on the hologram recording medium 100. The amount of laser light is preferably 0.1 to 10,000 mJ / cm 2 , more preferably 1 to 1,000 mJ / cm 2 in terms of the product of light intensity and irradiation time.

以上のようにして記録されたホログラムレンズを、フォトポリマー感光材料の所定領域毎に(ホログラム記録媒体100の所定領域毎に)位置精度良く複数作製するためには、ホログラム記録媒体100を上下方向及び水平方向にそれぞれ独立して移動させることのできるY−Zステージに載置・固定して、パーソナルコンピュータ等によりY−Zステージの移動量(ホログラム記録媒体100の移動量)を制御しながらレーザ光を露光していくことが好ましい。さらに、作製される各要素ホログラムの寸法を精度良く設定するためには、ホログラム記録媒体100と入射される参照光L1及び物体光L2との間に、マスク(遮光マスク)300をできるだけホログラム記録媒体100に近接させるか接触させて配置することが好ましい。マスク300とホログラム記録媒体100との間に隙間が存在すると、記録するべきホログラムレンズの寸法がホログラム記録媒体100上に反映されないばかりか、光の拡散によって、本来記録するべきホログラムレンズの周辺のフォトポリマー感光材料やホログラムレンズに光が照射され、既に記録した要素ホログラムに光が照射された場合には過露光によって回折効率が低下したり、未記録のフォトポリマー感光材料に光が照射された場合には前露光されることになり、結果として明るさの均一なスクリーンを作製することが困難になるからである。   In order to produce a plurality of hologram lenses recorded as described above with high positional accuracy for each predetermined region of the photopolymer photosensitive material (for each predetermined region of the hologram recording medium 100), the hologram recording medium 100 is moved in the vertical direction and The laser beam is placed and fixed on a YZ stage that can be moved independently in the horizontal direction, and the amount of movement of the YZ stage (the amount of movement of the hologram recording medium 100) is controlled by a personal computer or the like. Is preferably exposed. Further, in order to accurately set the dimensions of each element hologram to be produced, a mask (light-shielding mask) 300 is placed between the hologram recording medium 100 and the incident reference light L1 and object light L2 as much as possible. It is preferable to place it close to or in contact with 100. If there is a gap between the mask 300 and the hologram recording medium 100, the size of the hologram lens to be recorded is not reflected on the hologram recording medium 100, and a photo around the hologram lens to be originally recorded due to light diffusion. When light is irradiated to a polymer photosensitive material or hologram lens, and light is irradiated to an element hologram that has already been recorded, diffraction efficiency decreases due to overexposure, or light is irradiated to an unrecorded photopolymer photosensitive material This is because pre-exposure is performed, and as a result, it becomes difficult to produce a screen with uniform brightness.

マスク300としては、記録するホログラムレンズの寸法に相当する部分を切り抜いた遮光板や、透明基板のホログラムレンズの寸法に相当する以外の部分にクロム蒸着等を施したものを用いることができるが、何れにしてもできるだけ厚みが小さいものを用いることが好ましい。マスク300の厚みが大きい場合には、光が透過する領域(例えば、遮光板の切り抜き部分)の内壁に光が照射され、その反射光が参照光L1及び物体光L2の干渉縞とさらに干渉する事態が生じたりする。その結果、作製したホログラムレンズの明るさが不均一になったり、ホログラムの周辺部分にスジや濁りなどが発生し、好ましくないからである。   As the mask 300, a light shielding plate in which a portion corresponding to the dimension of the hologram lens to be recorded is cut out, or a portion other than the portion corresponding to the dimension of the hologram lens of the transparent substrate, which has been subjected to chromium deposition or the like can be used. In any case, it is preferable to use one having the smallest possible thickness. When the thickness of the mask 300 is large, light is applied to the inner wall of a light transmitting region (for example, a cutout portion of the light shielding plate), and the reflected light further interferes with the interference fringes of the reference light L1 and the object light L2. Things happen. As a result, the brightness of the produced hologram lens becomes non-uniform, and streaks and turbidity occur in the peripheral portion of the hologram, which is not preferable.

<ホログラム記録用の光源>
本実施形態に係るホログラム記録用の光源としては、フォトポリマー感光材料に含まれる光重合開始剤又は光重合開始剤と光増感色素の組み合わせからなる光重合開始剤系に光源から発する光を照射した際に、電子移動を伴って重合性化合物の重合を誘発させるものであればよい。このような光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ等を例示することができる。これらの光源は、特に、マスターホログラムを利用して、作製したホログラムスクリーンやホログラムレンズの情報を他のホログラム記録媒体にコピーする際に好適に用いることができる。
<Light source for hologram recording>
As a light source for hologram recording according to the present embodiment, light emitted from a light source is irradiated to a photopolymerization initiator contained in a photopolymer photosensitive material or a photopolymerization initiator system comprising a combination of a photopolymerization initiator and a photosensitizing dye. In this case, any material that induces polymerization of the polymerizable compound with electron transfer may be used. Examples of such a light source include a high pressure mercury lamp, an ultra high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, and the like. These light sources can be suitably used particularly when copying information of the produced hologram screen and hologram lens to another hologram recording medium using a master hologram.

また、本実施形態に係るホログラム記録用の光源として、前述のようにレーザ光源を用いることができる。レーザ光源から出射されるレーザ光は単一波長であり、可干渉性(コヒーレンス性)を有しているため、ホログラム記録(干渉縞記録)用として好適に用いることができる。より好ましい光源としては、コヒーレンス性により一層優れた光源、例えば、上記レーザ光源にエタロン等の光学素子を装着し、前記単一波長の周波数を単一周波数にしたものを例示することができる。   Further, as described above, a laser light source can be used as the light source for hologram recording according to the present embodiment. The laser beam emitted from the laser light source has a single wavelength and has coherence (coherence), and therefore can be suitably used for hologram recording (interference fringe recording). As a more preferable light source, a light source that is more excellent in coherence, for example, an optical element such as an etalon mounted on the laser light source and the frequency of the single wavelength is changed to a single frequency can be exemplified.

代表的なレーザ光源としては、発振波長200〜800nmのレーザ光源、具体的にはKr(波長647nm)、He−Ne(波長633nm)、Ar(波長514.5nm、488nm)、YAG(波長532nm)、He−Cd(波長442nm)等のレーザ光源を例示することができる。これらのレーザ光源は、単独で用いても或いは2個以上組み合わせて用いても良い。また、レーザ光源は連続光を発振するタイプでも、一定の又は任意の間隔でパルス発振するタイプでも良い。   As a typical laser light source, a laser light source having an oscillation wavelength of 200 to 800 nm, specifically Kr (wavelength 647 nm), He—Ne (wavelength 633 nm), Ar (wavelength 514.5 nm, 488 nm), YAG (wavelength 532 nm) And a laser light source such as He-Cd (wavelength 442 nm). These laser light sources may be used alone or in combination of two or more. The laser light source may be a type that oscillates continuous light or a type that pulsates at a constant or arbitrary interval.

以上に説明した作製方法によってホログラムスクリーン、ホログラムレンズは作製され、ホログラムに記録された干渉縞に応じて、照射された光線を特定の方向に回折させるように機能する。図6は、ホログラムレンズの回折機能を説明するための説明図であり、図6(a)はホログラムレンズ11の側面図を、図6(b)はホログラムレンズ11の平面図を示す。図6に示すように、作成したホログラムレンズ11に対して干渉縞記録時の参照光L1(図5参照)と共役な光(共役照明光)L1’を照射すると、その透過光は、干渉縞記録時の物体光L2(図5参照)と共役な回折光(共役回折光)L2’としてホログラムレンズ11から出射されることになる。なお、本実施形態では、再生光として共役照明光L1’を照射する例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、再生光として干渉縞記録時の参照光L1を照射することも可能であり、この場合には、ホログラムレンズ11の透過光として物体光L2が出射されることになる。   A hologram screen and a hologram lens are produced by the production method described above, and function to diffract the irradiated light beam in a specific direction according to the interference fringes recorded on the hologram. 6A and 6B are explanatory views for explaining the diffraction function of the hologram lens. FIG. 6A is a side view of the hologram lens 11, and FIG. 6B is a plan view of the hologram lens 11. FIG. As shown in FIG. 6, when the created hologram lens 11 is irradiated with light (conjugate illumination light) L1 ′ conjugate with reference light L1 (see FIG. 5) at the time of interference fringe recording, the transmitted light is reflected by interference fringes. It is emitted from the hologram lens 11 as diffracted light (conjugated diffracted light) L2 ′ conjugate with the object light L2 (see FIG. 5) at the time of recording. In this embodiment, the example in which the conjugate illumination light L1 ′ is irradiated as the reproduction light has been described. However, the present invention is not limited to this, and the reference light L1 at the time of interference fringe recording may be irradiated as the reproduction light. In this case, the object light L2 is emitted as the light transmitted through the hologram lens 11.

以上に説明した本実施形態に係るホログラムスクリーンおよびホログラムレンズを用いて、図7に示すスクリーンシステム1を構成する。ホログラムスクリーン12(拡散スクリーン)とホログラムレンズ11の間に、適当な厚さの透明板1aをはさみ込み、焦点距離の調整を行うとよい。さらに、図8のように、スクリーンシステム1の両面に透明な保護基板1dを貼り付けてもよい。   The screen system 1 shown in FIG. 7 is configured using the hologram screen and the hologram lens according to the present embodiment described above. The focal length may be adjusted by inserting a transparent plate 1a having an appropriate thickness between the hologram screen 12 (diffusion screen) and the hologram lens 11. Furthermore, as shown in FIG. 8, transparent protective substrates 1 d may be attached to both surfaces of the screen system 1.

上記のスクリーンシステム1を用いて3次元像を表示させるには、図9に示すように、スクリーンシステム1に対して、投影機9を用いて、点光源を再生すればよい。具体的には、光源と上記マスクの機能を奏する素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)とによって投影機を構成し、光源から出射した光線の反射光量を前記デバイスの各素子毎に独立別個に制御する構成や、光源及びマスクとしての液晶ディスプレイ(LCD)を用いて投影機を構成し、前記ディスプレイの各画素の濃度を独立別個に制御することによりマスク機能を実現する構成を採用することが可能である。なお、各要素ホログラム11の寸法は、前記DMDやLCDの素子(画素)の縦横複数個(例えば、縦横3×3個〜縦横8×8個)分に相当する寸法であることが望ましく、これは数十μm〜数mmに相当することになる。   In order to display a three-dimensional image using the screen system 1, the point light source may be reproduced using the projector 9 with respect to the screen system 1, as shown in FIG. Specifically, a projector is constituted by a light source and a digital micromirror device (DMD) as an element that functions as the mask, and the amount of reflected light emitted from the light source is independent for each element of the device. A configuration in which a projector is configured by using a separately controlled configuration or a liquid crystal display (LCD) as a light source and a mask, and a mask function is realized by independently controlling the density of each pixel of the display is adopted. It is possible. The dimension of each element hologram 11 is preferably a dimension corresponding to a plurality of elements (pixels) of the DMD or LCD (for example, 3 × 3 to 8 × 8). Corresponds to several tens of μm to several mm.

以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。   Hereinafter, the features of the present invention will be further clarified by showing examples.

<ホログラム記録媒体1の作製>
9,9−ビス[4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシ)プロポキシフェニル]フルオレン(単体の屈折率:1.63)1.08g(全組成物に対する重量百分率:28.1重量%)、エチレングリコールジグリシジルエーテル(単体の屈折率:1.46)1.05g(27.4重量%)、ポリメチルメチルメタクリレート(単体の屈折率:1.49)1.25g(32.6重量%)、3,3',4,4'−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン0.25g(6.5重量%)、シアニン系色素(2,5−ビス[(4−ジエチルアミノ)−2−メチルベンジリデン]シクロペンタノン)0.0082g(0.2重量%)、トリアリールスルホニウム系化合物(旭電化工業社製、「SP−170」、塩がヘキサフルオロアンチモネート)0.2g(5.2重量%)、および溶媒としてアセトン5gを常温で混合し、フォトポリマー感光材料1を調製した。
<Production of hologram recording medium 1>
1.08 g of 9,9-bis [4- (3-acryloyloxy-2-hydroxy) propoxyphenyl] fluorene (single refractive index: 1.63) (weight percentage based on the total composition: 28.1 wt%), Ethylene glycol diglycidyl ether (refractive index of simple substance: 1.46) 1.05 g (27.4% by weight), polymethylmethyl methacrylate (refractive index of simple substance: 1.49) 1.25 g (32.6% by weight) 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone 0.25 g (6.5 wt%), cyanine dye (2,5-bis [(4-diethylamino) -2- Methylbenzylidene] cyclopentanone) 0.0082 g (0.2 wt%), triarylsulfonium compound (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., “SP-170”, salt hexa Le Oro antimonate) 0.2 g (5.2 wt%), and acetone 5g mixed at room temperature as a solvent, to prepare a photopolymer photosensitive material 1.

上記調整後のフォトポリマー感光材料1を103mm×128mmのガラス基板(MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS)の片面に、乾燥後の厚みが20〜25μmとなるようにスピンコートにより塗布した後、加熱処理を施すことによって塗布層から溶媒を除去して、基板と記録層とからなる2層構造の記録媒体1を作製した。   The adjusted photopolymer photosensitive material 1 is applied to one side of a 103 mm × 128 mm glass substrate (MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS) by spin coating so that the thickness after drying is 20 to 25 μm, and then subjected to heat treatment. Thus, the solvent was removed from the coating layer to produce a recording medium 1 having a two-layer structure comprising a substrate and a recording layer.

さらに、上記記録層上に、保護材として厚みが50μmのPETフィルムを被覆することにより、3層構造のホログラム記録媒体を作製した。   Further, a hologram recording medium having a three-layer structure was manufactured by coating a PET film having a thickness of 50 μm as a protective material on the recording layer.

<ホログラムスクリーンの作製>
YAG(波長532nm)レーザ光源から出射されたレーザ光をビームスプリッタで分割して、一方の光を凸レンズ、アパーチャーを用いて投影光(参照光)とし、他方の光をミラーを用いて偏向した後、凸レンズ、アパーチャーを用いて平行光(物体光)とした。凸レンズとホログラム記録媒体の間にすりガラスを配置し、ホログラム記録媒体表面で物体光と参照光が干渉縞を形成するようにホログラム記録媒体を設置した。なお、参照光と物体光の2光束の成す角度は45度に設定した(図4参照)。
<Production of hologram screen>
After the laser beam emitted from the YAG (wavelength 532 nm) laser light source is split by a beam splitter, one beam is used as a projection beam (reference beam) using a convex lens and an aperture, and the other beam is deflected using a mirror A parallel lens (object beam) was obtained using a convex lens and an aperture. A ground glass was placed between the convex lens and the hologram recording medium, and the hologram recording medium was placed so that the object light and the reference light form interference fringes on the surface of the hologram recording medium. The angle formed by the two light beams of the reference light and the object light was set to 45 degrees (see FIG. 4).

<ホログラムスクリーンの評価>
上記のようにして作製されたホログラムスクリーンについて、光パワーメータ(PHOTODYNE社製、OPTICAL POWER/ENERGY METER,MODEL 66XLA)を用いて0度入射光強度に対する透過光強度(0度透過率)と45度入射光強度に対する透過光強度(45度透過率)をそれぞれ測定し、以下の式(1)に基づいて回折効率を算出し評価した。
回折効率(%)=(回折光強度/入射光強度)×100 ・・・(1)
<Evaluation of hologram screen>
With respect to the hologram screen produced as described above, transmitted light intensity (0 degree transmittance) with respect to 0 degree incident light intensity and 45 degrees using an optical power meter (manufactured by PHOTODYNE, OPTICAL POWER / ENERGY METER, MODEL 66XLA). The transmitted light intensity (45 degree transmittance) with respect to the incident light intensity was measured, and the diffraction efficiency was calculated and evaluated based on the following formula (1).
Diffraction efficiency (%) = (diffracted light intensity / incident light intensity) × 100 (1)

作製されたホログラムスクリーンの0度透過率は81%と非常に透明で、45度透過率は42%、回折効率58%と非常に大きな回折効率を示した。   The produced hologram screen had a very high diffraction efficiency of 0% transmittance of 81% and a very high diffraction efficiency of 45% transmittance of 42% and a diffraction efficiency of 58%.

<ホログラム記録媒体2の作製>
ポリメチルメタクリレート(三菱レイヨン社製、アクリペットVH)5gと、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物(新日鐵化学社製、「ASF400」)3.9gと、ジエチルセバケート(和光純薬社製、「SDE」)6gと、3,3′,4,4′−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン(日本油脂社製、「BTTB−25」)1gと、シアニン系色素(日本感光色素社製、NK6141)0.023g又はベースシチリル系色素(日本感光色素社製、NK1819)0.0094gと、有機溶媒としてメチルエチルケトン18gを常温で混合し、フォトポリマー感光材料2を調整した
<Preparation of hologram recording medium 2>
2. 5 g of polymethyl methacrylate (Acrypet VH, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and an acrylic acid adduct of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene glycidyl ether (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., “ASF400”) 9 g, 6 g of diethyl sebacate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, “SDE”), 3,3 ′, 4,4′-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone (manufactured by NOF Corporation, “BTTB-25” ] 1 g, 0.023 g of a cyanine dye (manufactured by Nippon Photosensitizer Co., Ltd., NK6141) or 0.0094 g of base cytilyl dye (manufactured by Nippon Photosensitizer Co., Ltd., NK1819) and 18 g of methyl ethyl ketone as an organic solvent are mixed at room temperature Polymer photosensitive material 2 was prepared

上記調整後のフォトポリマー感光材料2を103mm×128mmのガラス基板(MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS)の片面に、乾燥後の厚みが20〜25μmとなるようにスピンコートにより塗布した後、加熱処理を施すことによって塗布層から溶媒を除去して、基板と記録層とからなる2層構造の記録媒体2を作製した。   The adjusted photopolymer photosensitive material 2 is applied to one side of a 103 mm × 128 mm glass substrate (MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS) by spin coating so that the thickness after drying is 20 to 25 μm, and then subjected to heat treatment. Thus, the solvent was removed from the coating layer to prepare a recording medium 2 having a two-layer structure comprising a substrate and a recording layer.

さらに、上記記録層上に、保護材として厚みが50μmのPETフィルムを被覆することにより、3層構造のホログラム記録媒体を作製した。   Further, a hologram recording medium having a three-layer structure was manufactured by coating a PET film having a thickness of 50 μm as a protective material on the recording layer.

<ホログラムレンズの作製>
YAG(波長532nm)レーザ光源から出射されたレーザ光をビームスプリッタで分割して、一方の光を対物レンズ、ピンホール及びコリメータレンズを用いて平行光(参照光)とし、他方の光をミラーを用いて偏向した後、対物レンズ、ピンホール、コリメータレンズ及び平凸レンズを用いて収束光(物体光)とした後、再び合成して干渉させた。
その干渉縞が形成され得る位置に開口2×2mmのマスクを配置し、ホログラム記録媒体表面(PETフィルム表面)とマスクとが接するようにホログラム記録媒体を設置した。また、ホログラム記録媒体は、Y−Zステージ(中央精機製ALS−230−C2P、ALZ−230−C2P)上に載置・固定することにより、ホログラム記録媒体の任意の部位で干渉縞を記録できるようにした。なお、参照光と物体光の2光束の成す角度は45度に設定した(図5参照)。
<Production of hologram lens>
A laser beam emitted from a YAG (wavelength: 532 nm) laser light source is divided by a beam splitter, one light is converted into parallel light (reference light) using an objective lens, a pinhole and a collimator lens, and the other light is reflected by a mirror. After being deflected by using the objective lens, a pinhole, a collimator lens, and a plano-convex lens, the light was converged (object light) and then combined again to cause interference.
A mask having an opening of 2 × 2 mm was placed at a position where the interference fringes can be formed, and the hologram recording medium was placed so that the surface of the hologram recording medium (PET film surface) and the mask were in contact with each other. In addition, the hologram recording medium can record interference fringes at any part of the hologram recording medium by mounting and fixing on the YZ stage (ALS-230-C2P, ALZ-230-C2P manufactured by Chuo Seiki). I did it. The angle formed by the two light beams of the reference light and the object light was set to 45 degrees (see FIG. 5).

この状態でホログラム記録媒体を露光し、ホログラムとなる干渉縞をホログラム記録媒体上に記録した。なお、ホログラム記録媒体上での物体光及び参照光のそれぞれの光強度を20.0mW/cmとして、1秒間露光した(露光量は40.0mJ/cm)。これにより、2×2mmの寸法を有する透過型の体積位相型ホログラムが記録された。 In this state, the hologram recording medium was exposed, and interference fringes to be a hologram were recorded on the hologram recording medium. The light intensity of each of the object light and the reference light on the hologram recording medium was set to 20.0 mW / cm 2 and exposed for 1 second (exposure amount was 40.0 mJ / cm 2 ). As a result, a transmission type volume phase hologram having a size of 2 × 2 mm was recorded.

上記のようにして記録された2×2mmの体積位相型ホログラムをホログラムレンズとし、Y−Zステージを用いてホログラム記録媒体の露光位置を移動させることにより、各ホログラムレンズが隣接するように、Y軸方向に40個、Z軸方向に30個、計1200個のレンズを記録しホログラムレンズを作製した(図2参照)。   The 2 × 2 mm volume phase hologram recorded as described above is used as a hologram lens, and the Y-Z stage is used to move the exposure position of the hologram recording medium so that the hologram lenses are adjacent to each other. A total of 1200 lenses, 40 in the axial direction and 30 in the Z-axis direction, were recorded to produce a hologram lens (see FIG. 2).

<ホログラムレンズの評価>
上記のようにして作製されたホログラムレンズについて、光パワーメータ(PHOTODYNE社製、OPTICAL POWER/ENERGY METER,MODEL 66XLA)を用いて入射光強度と45度での回折光強度をそれぞれ測定し、以下の式(1)に基づいて回折効率を算出し評価した。
回折効率(%)=(回折光強度/入射光強度)×100 ・・・(1)
<Evaluation of hologram lens>
For the hologram lens produced as described above, the incident light intensity and the diffracted light intensity at 45 degrees were measured using an optical power meter (manufactured by PHOTODYNE, OPTICAL POWER / ENERGY METER, MODEL 66XLA). The diffraction efficiency was calculated and evaluated based on the formula (1).
Diffraction efficiency (%) = (diffracted light intensity / incident light intensity) × 100 (1)

作製されたホログラムレンズの回折効率は79%と大きな回折効率を示した。
作製されたホログラムレンズは着色が無く、現像工程や定着工程を経なくとも明るいものであった。また、ホログラムスクリーンおよびホログラムレンズの膜厚をマイクロメータを用いて測定したところ、膜厚分布は均一でありその値はそれぞれ22μm、23μmであった。ホログラムレンズの記録は、記録層の凹凸ではなく屈折率変調のみによって行われており、可視光域について光の吸収が殆ど無く高透明なものであった。
The produced hologram lens has a diffraction efficiency as high as 79%.
The produced hologram lens was not colored and was bright without going through a development process and a fixing process. Further, when the film thicknesses of the hologram screen and the hologram lens were measured using a micrometer, the film thickness distribution was uniform and the values were 22 μm and 23 μm, respectively. The recording of the hologram lens was performed only by refractive index modulation, not the unevenness of the recording layer, and was highly transparent with almost no light absorption in the visible light region.

<3次元像表示用スクリーンシステム1の評価>
前述で作製したホログラムスクリーンを用い、透明アクリル板を焦点距離のスペーサーとして、前述で作製したホログラムレンズとを重ね合わせてスクリーンシステム1とした。
作製したスクリーンシステム1のPETフィルム面(保護材表面)をディスプレイ面(視認側の面)とすると共に、背面側に配置した投影機(液晶ディスプレイ)から2次元像を構成する光をスクリーンシステム1に照射し、当該スクリーンシステム1を透過した光が下方に向けて回折されるように配置した。液晶ディスプレイの1画素の寸法は250μm□であるため、2mm×2mmのホログラムレンズには、縦横8画素ずつ計64画素から出射された光線が照射されることになる。ディスプレイ面を視認したところ、通常は透明であったところに明瞭な3次元像を観察することが可能であった。
<Evaluation of Screen System 1 for 3D Image Display>
Using the hologram screen produced as described above, the screen system 1 was obtained by superimposing the hologram lens produced above with a transparent acrylic plate as a focal length spacer.
The PET film surface (protective material surface) of the produced screen system 1 is used as a display surface (surface on the viewing side), and light constituting a two-dimensional image is projected from the projector (liquid crystal display) disposed on the back side to the screen system 1. The light transmitted through the screen system 1 is diffracted downward. Since the size of one pixel of the liquid crystal display is 250 μm □, a 2 mm × 2 mm hologram lens is irradiated with light beams emitted from a total of 64 pixels in 8 pixels vertically and horizontally. When the display surface was visually confirmed, it was possible to observe a clear three-dimensional image where it was normally transparent.

<3次元像表示用スクリーンシステム2の評価>
市販のエンボス型拡散板(日本ゼオン製)を用い、透明アクリル板を焦点距離のスペーサーとして、前述で作製したホログラムレンズとを重ね合わせてスクリーンシステム2とした。
作製したスクリーンシステム2のホログラムレンズ側をディスプレイ面(視認側の面)とすると共に、背面側に設置した投影機(プロジェクター)から2次元像を構成する光をスクリーンシステム2に照射し、当該スクリーンシステム2に透過した光が下方に向けて回折されるように配置した。
ディスプレイ面を視認したところ、通常は半透明であったところに明瞭な3次元像を観察することが可能であった。
<Evaluation of Screen System 2 for 3D Image Display>
A commercially available embossed diffusion plate (manufactured by ZEON Corporation) was used, and the screen system 2 was obtained by superimposing the hologram lens prepared above with a transparent acrylic plate as a focal length spacer.
The hologram lens side of the produced screen system 2 is used as a display surface (viewing side surface), and the screen system 2 is irradiated with light constituting a two-dimensional image from a projector (projector) installed on the back side. It arrange | positioned so that the light which permeate | transmitted the system 2 may be diffracted toward the downward direction.
When the display surface was visually confirmed, a clear three-dimensional image could be observed where it was usually translucent.

図1は、視差光線再生法による3次元像表示方法の概念を説明するための説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the concept of a three-dimensional image display method based on a parallax light reproduction method. 図2は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステムの概略構成を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of a screen system for displaying a three-dimensional image according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステムを作製するためのホログラム記録媒体の概略構成を示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a hologram recording medium for producing a screen system for displaying a three-dimensional image according to an embodiment of the present invention. 図4は、図3に示すホログラム記録媒体にホログラムスクリーンを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical system for recording a hologram screen on the hologram recording medium shown in FIG. 図5は、図3に示すホログラム記録媒体にホログラムレンズを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical system for recording a hologram lens on the hologram recording medium shown in FIG. 図6は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステムを構成するホログラムレンズの回折機能を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the diffraction function of the hologram lens constituting the three-dimensional image display screen system according to the embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステムの概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of a screen system for displaying a three-dimensional image according to an embodiment of the present invention. 図8は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示用スクリーンシステムに保護基盤を設けた状態を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a protection base is provided in the screen system for displaying a three-dimensional image according to one embodiment of the present invention. 図9は、本発明の一実施形態に係る3次元像表示装置を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing a three-dimensional image display apparatus according to an embodiment of the present invention. 図10は、点光源に対して本発明で3次元像を表示する方法を説明するための説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a method of displaying a three-dimensional image according to the present invention with respect to a point light source.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・3次元像表示用スクリーンシステム
8・・・3次元像表示装置
9・・・投影機
11・・体積位相型ホログラム(ホログラムレンズ)
12・・拡散スクリーン(ホログラムスクリーン)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Screen system for 3D image display 8 ... 3D image display apparatus 9 ... Projector 11 ... Volume phase type hologram (hologram lens)
12. Diffusion screen (hologram screen)

Claims (7)

投影装置より投影された映像光がホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、拡散されてホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を収束させることにより3次元像を視認させることができる3次元像表示用スクリーンシステムであって、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられていることを特徴とする3次元像表示用スクリーンシステム。   A three-dimensional image in which the image light projected from the projection device is scattered and diffused by a hologram screen or a diffusing screen, and a three-dimensional image can be viewed by converging the transmitted light of each projected light beam with a hologram lens. A display screen system that records and irradiates without requiring wet development processing by exposing two light beams of reference light and object light to interfere with each other in a predetermined area of the photopolymer photosensitive material applied on the surface. A screen system for displaying a three-dimensional image, wherein a plurality of volume phase hologram lenses for diffracting the emitted light beam in a specific direction are provided. 表面に塗布された感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の2光束を干渉させて露光することで、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられた3次元像表示用スクリーンシステムであって、
投影装置より投影された視差画像の映像光を、ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、回折させたうえ、上記のホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を結像させることにより3次元像を視認させることを特徴とする3次元像表示用スクリーンシステム。
A plurality of volume phase hologram lenses are provided that diffract the irradiated light beam in a specific direction by exposing two light beams of reference light and object light to interfere with each other in a predetermined area of the photosensitive material applied on the surface. A screen system for displaying a three-dimensional image,
The image light of the parallax image projected from the projection device is scattered and diffracted by a hologram screen or a diffusing screen, and then the transmitted light of each projected light beam is imaged by the hologram lens described above to form a three-dimensional image. A screen system for displaying a three-dimensional image.
上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンが体積位相型ホログラムスクリーンであることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元像表示用スクリーンシステム。   The three-dimensional image display screen system according to claim 1 or 2, wherein the hologram screen or the diffusion screen is a volume phase hologram screen. 上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンがエンボス型ホログラムスクリーンであることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元像表示用スクリーンシステム。   3. The screen system for displaying a three-dimensional image according to claim 1, wherein the hologram screen or the diffusing screen is an embossed hologram screen. 上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンがフォトポリマーを主成分とし、該ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンの0°入射光に対する透過率が65%以上であり、設定回折角での入射光に対する透過率が40%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の3次元像表示用スクリーンシステム。   The hologram screen or diffusing screen has a photopolymer as a main component, the transmittance of the hologram screen or diffusing screen with respect to 0 ° incident light is 65% or more, and the transmittance with respect to incident light at a set diffraction angle is 40% or more. The three-dimensional image display screen system according to claim 1, wherein the three-dimensional image display screen system is a display system. 上記のホログラムレンズがフォトポリマーを主成分とし、該フォトポリマーの組成としてラジカル重合性モノマーとバインダーポリマーを混合させて屈折率分布を形成したものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の3次元像表示用スクリーンシステム。   6. The hologram lens according to claim 1, wherein the hologram lens comprises a photopolymer as a main component, and a refractive index distribution is formed by mixing a radical polymerizable monomer and a binder polymer as a composition of the photopolymer. A three-dimensional image display screen system according to claim 1. 請求項1〜6のいずれかに記載の3次元像表示用スクリーンシステムに対して2次元像を構成する光線を投影する投影機を備え、前記投影機は、前記2次元像を構成する各光線の前記3次元像表示用スクリーンシステムに対する入射光量を独立別個に制御することが可能であることを特徴とする3次元像表示装置。   A projector for projecting light rays constituting a two-dimensional image to the screen system for displaying a three-dimensional image according to any one of claims 1 to 6, wherein the light projector constitutes each light ray constituting the two-dimensional image. A three-dimensional image display device capable of independently controlling the amount of incident light to the three-dimensional image display screen system.
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