JP2008170754A - リップマンホログラムの作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ１Ｈ２法でリップマンホログラムを記録する場合にＨ１ホログラムの銀塩感材の現像法に工夫を施すことで、Ｈ２ホログラムとして作製されるリップマンホログラムの解像度を高めてマイクロ文字等の微小な物体を再生可能にする。
【解決手段】銀塩材料１に物体Ｔの１段目のホログラムを記録し、その１段目のホログラムから物体像を再生させ、その再生物体像近傍にフォトポリマーを配置して２段目の体積ホログラムとして記録するリップマンホログラムの作製方法において、現像液としてカテコールを現像主薬とする現像液を用いて１段目のホログラムを現像する。
【選択図】図１

Description

本発明はリップマンホログラムの作製方法に関し、特に、Ｈ１Ｈ２法で高解像度のリップマンホログラムを作製する方法に関するものである。

従来、ホログラムを記録する方法として、物体からの光を記録したホログラムを第１のホログラムとし、第１のホログラムからの再生像を物体光として第２のホログラムを記録する２ステップ法が知られている。

この場合、１段目のＨ１ホログラムはフォトポリマーに比べて感度が高い銀塩材料からなる感光材料を用い、２段目のＨ２ホログラムはフォトポリマーを用いてリップマンホログラムとして記録することが非特許文献１において提案されている。
特許第２８４９０２１号公報 Proceedings of SPIE,Vol.6136,pp.61361B1-61361B-9

このようなＨ１Ｈ２法でリップマンホログラムを記録する場合、Ｈ１ホログラムに起因するノイズ成分はＨ２ホログラムにも記録されてしまうため、Ｈ１ホログラムの品質が低下した場合、Ｈ２ホログラムの品質が影響を受けてしまう。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｈ１Ｈ２法でリップマンホログラムを記録する場合にＨ１ホログラムの銀塩感材の現像法に工夫を施すことで、Ｈ２ホログラムとして作製されるリップマンホログラムの解像度を高めてマイクロ文字等の微小な物体を再生可能にすることである。

上記目的を達成する本発明のリップマンホログラムの作製方法は、銀塩材料に物体の１段目のホログラムを記録し、その１段目のホログラムから物体像を再生させ、その再生物体像近傍にフォトポリマーを配置して２段目の体積ホログラムとして記録するリップマンホログラムの作製方法において、
現像液としてカテコールを現像主薬とする現像液を用いて１段目のホログラムを現像することを特徴とする方法である。

この場合、緑色の波長の光で前記１段目のホログラム、２段目のホログラムを記録することができる。

また、１段目のホログラムの現像後、ｐ−ベンゾキノンを含有する漂白液で黒化部分を漂白処理することが望ましい。

本発明によると、体積ホログラムとして記録した２段目のホログラムの解像度をより高いものとすることができる。すなわち、１段目のホログラムにおけるＳ／Ｎ比をより高くすることができ、２段目のホログラムの解像度を一定以上に制御することができる。これにより、リップマンホログラムに一定以上の解像度を必要とするマイクロ文字、記号等を記録することが可能になり、例えばリップマンホログラムの真贋判定に使用することが可能となる。

以下に、実施例に基づいて本発明のリップマンホログラムの作製方法を説明する。

まず、本発明の前提であるＨ１Ｈ２法でリップマンホログラム（体積ホログラム）を撮影する方法を説明する。

図１は、Ｈ１Ｈ２法でリップマンホログラムを記録するために用いるＨ１ホログラムを作製するための工程を説明するための図であり、最終的な体積ホログラム記録体に記録するための物体Ｔを用意し、体積ホログラム感材である銀塩感材からなるＨ１ホログラム感材１の前側に所定距離離して配置し、物体Ｔを白色散乱板３を介して所定の波長λの物体照明光２で照明し、物体Ｔからの散乱光（Ｈ１物体光）４をＨ１ホログラム感材１に正面から入射させる。一方、物体照明光２と同一の光源からの同じ波長λのＨ１参照光５をＨ１物体光４と同じ側から斜めに入射させ、Ｈ１ホログラム感材１中でＨ１物体光４とＨ１参照光５を干渉させて、Ｈ１ホログラム感材１を現像漂白してＨ１ホログラム１’（図２）を記録する。

次いで、図２に示すように、このＨ１ホログラム１’に記録のときのＨ１参照光５の入射側と反対側からＨ１参照光５と反対に進む同じ波長λのＨ１再生照明光６を入射すると、Ｈ１ホログラム１’記録時の物体Ｔの位置にその再生像Ｔ’を再生するＨ１再生光７が回折される。そこで、この再生像Ｔ’位置近傍に別の体積ホログラム感材であるフォトポリマーからなるＨ２ホログラム感材１０を配置し、Ｈ１ホログラム１’からのＨ１再生光であるＨ２物体光７を入射させると共に、Ｈ２ホログラム感材１０の反対側からＨ１再生照明光６と同一の光源からの同じ波長λの略平行光からなるＨ２参照光８を入射させ、Ｈ２物体光７とＨ２参照光８を干渉させて、Ｈ２ホログラム感材１０を後処理してＨ２ホログラム１０’を作製する。

このようなＨ１Ｈ２法でリップマンホログラムを作製するのに、Ｈ１ホログラム感材１として、緑色と青色用には、銀塩感材のＰ５６００Ｂ（コニカミノルタオプト（株）製）を、赤色用には、銀塩感材のＰ７０００Ｂ（コニカミノルタオプト（株）製）を用いた。

さらに、Ｈ２ホログラム感材１０としては、緑色用には、特許文献１の実施例１のフォトポリマーを、赤色用には、特許文献１の実施例１１のフォトポリマーを、青色用には、特許文献１の実施例１０のフォトポリマーを用いた。

撮影と評価に用いたレーザ及び波長は、赤色がＫｒレーザの６４７．１ｎｍ、緑色がＤＰＳＳレーザの５３２ｎｍ、青色がＡｒレーザの４７６．５ｎｍである。

そして、Ｈ１ホログラム１’作製のために、物体Ｔとして図３に示すようなテストターゲットを用いた。その１ｍｍ当たりのラインペア数（ｌｐ）は次の通りである。
┌─────┬───────────────────────────────┐
│ │ グループ番号 │
│ライン番号├───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┤
│ │ ０ │ １ │ ２ │ ３ │ ４ │ ５ │ ６ │ ７ │
├─────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│ １ │ 1 │ 2 │ 4 │ 8 │ 16 │ 32 │ 64 │128 │
│ ２ │ 1.12│ 2.24│ 4.49│ 8.98│ 17.95│ 36 │ 71.8 │144 │
│ ３ │ 1.26│ 2.52│ 5.04│ 10.1 │ 20.16│ 40.3 │ 80.6 │161 │
│ ４ │ 1.41│ 2.83│ 5.66│ 11.3 │ 22.62│ 45.3 │ 90.5 │181 │
│ ５ │ 1.59│ 3.17│ 6.35│ 12.7 │ 25.39│ 50.8 │102 │203 │
│ ６ │ 1.78│ 3.56│ 7.13│ 14.3 │ 28.51│ 57 │114 │228 │
└─────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
このような物体（テストターゲット）Ｔを用いて、図１に示すような配置で銀塩感材のＨ１ホログラム感材１にＨ１ホログラムを３０μＪの露光量で露光し、現像漂白処理をしてＨ１ホログラム１’を作製した。その際、用いた現像液は、比較のため次の２種類の現像液を使用した。
（１）ＧＰ−８現像液
・フェニドン ０．２ｇ
・無水亜硫酸ナトリウム １００ｇ
・ヒドロキノン ５ｇ
・水酸化カリウム １０．６ｇ
・チオシアン酸アンモニウム ２４ｇ
・純水 １０００ｃｃ
この原液６０ｃｃに純水４００ｃｃを加えて使用液とした。
（２）ＣＷ−Ｃ２現像液
・カテコール １０ｇ
・Ｌ−アスコルビン酸 ５ｇ
・無水亜硫酸ナトリウム ５ｇ
・尿素 ５０ｇ
・無水炭酸ナトリウム ３０ｇ
・純水 １０００ｃｃ
現像液（１）、（２）それぞれにつき現像時間を１分、２分、３分の３通りとし、現像温度を２０℃とした。

上記の現像後、１．５％酢酸水溶液に３０秒浸漬して停止処理を行い、その後５分間流水で洗浄した。

その後、下記組成のＰＢＱ２漂白液で２０℃で黒化部分が十分処理される時間漂白処理した。

ＰＢＱ２漂白液
・クエン酸 １５ｇ
・臭化カリウム ５０ｇ
・ｐ−ベンゾキノン ２ｇ
・純水 １０００ｃｃ
その後５分間流水で洗浄し、富士フィルム株式会社社製ドライウェルにて３０秒水切りを行い、その後１時間室温で乾燥した。

このようにして、Ｐ５６００Ｂに波長５３２ｎｍで記録した６種類の緑色Ｈ１ホログラム１’（ＧＰ−８現像液で１分、２分、３分現像したもの、ＣＷ−Ｃ２現像液で１分、２分、３分現像したもの）、Ｐ５６００Ｂに波長４７６．５ｎｍで記録した６種類の青色Ｈ１ホログラム１’（ＧＰ−８現像液で１分、２分、３分現像したもの、ＣＷ−Ｃ２現像液で１分、２分、３分現像したもの）、Ｐ７０００Ｂに波長６４７．１ｎｍで記録した６種類の赤色Ｈ１ホログラム１’（ＧＰ−８現像液で１分、２分、３分現像したもの、ＣＷ−Ｃ２現像液で１分、２分、３分現像したもの）が得られた。それぞれのＨ１ホログラム１’について、再生像の解像度とＳ／Ｎ比の評価を行った。解像度とＳ／Ｎ比の評価方法については後で説明する。

次いで、得られた６×３種類のＨ１ホログラム１’から、図２に示すような配置でフォトポリマーのＨ２ホログラム感材１０にＨ２ホログラムを露光した。露光条件、露光後の処理は、特許文献１に記載の通りとした。

こうして、特許文献１の実施例１のフォトポリマーに波長５３２ｎｍで記録した６種類の緑色Ｈ２ホログラム１０’が、特許文献１の実施例１０のフォトポリマーに波長４７６．５ｎｍで記録した６種類の青色Ｈ２ホログラム１０’が、また、特許文献１の実施例１１のフォトポリマーに波長６４７．１ｎｍで記録した６種類の赤色Ｈ２ホログラム１０’がそれぞれ得られた。それぞれのＨ２ホログラム１０’について、再生像の解像度の評価を行った。解像度の評価方法については後で説明する。

その以上の結果を図示したのが図４〜図７である。

図４は、緑色Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比に対して緑色Ｈ１ホログラム１’の解像度（ａ）と緑色Ｈ２ホログラム１０’の解像度（ｂ）とをそれぞれ現像液ＧＰ−８、ＣＷ−Ｃ２と現像時間１分、２分、３分に分けてプロットしたグラフであり、図５は、青色Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比に対して青色Ｈ１ホログラム１’の解像度（ａ）と青色Ｈ２ホログラム１０’の解像度（ｂ）とを同様にプロットしたグラフであり、図６は、赤色Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比に対して赤色Ｈ１ホログラム１’の解像度（ａ）と赤色Ｈ２ホログラム１０’の解像度（ｂ）とを同様にプロットしたグラフである。また、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ緑色Ｈ１ホログラム１’から緑色Ｈ２ホログラム１０’、青色Ｈ１ホログラム１’から青色Ｈ２ホログラム１０’、赤色Ｈ１ホログラム１’から赤色Ｈ２ホログラム１０’を作製する過程での解像度の低下（Ｈ１ホログラム１’の解像度−Ｈ２ホログラム１０’の解像度）を現像液ＧＰ−８、ＣＷ−Ｃ２と現像時間１分、２分、３分に分けてプロットしたグラフである。

図４から図７の結果を基にして、現像液ＧＰ−８、ＣＷ−Ｃ２がＨ２ホログラム１０’に及ぼす影響を考察する。

現像液ＧＰ−８による現像は溶解物理現像と呼ばれ、現像液中のハロゲン化銀溶剤（チオシアン酸アンモニウム）によって溶かされた銀塩粒子の銀イオンが現像核（露光によって生じた微小銀粒子であり、銀塩粒子の表面に生成する）のところへ集まり、現像剤のフェニドンで還元されて銀粒子となるものである。銀粒子には現像核の付着している銀塩粒子以外からも銀イオンが供給されるため、銀粒子は現像時間の経過と共に成長し続ける。その後の漂白処理により銀粒子は元の銀塩粒子に戻り、露光部分と未露光部分の銀塩の状態の違いにより、屈折率差が生じる。

一方、現像液ＣＷ−Ｃ２による現像はタンニング現像と呼ばれ、カテコールを現像主薬とし、亜硫酸塩の少ない現像液にて現像することにより、タンニング効果（現像主薬酸化物がゼラチン分子を架橋し、現像された銀粒子の周りのゼラチンを局部的に硬化させる現象）を起こす。その後の漂白処理にて、現像銀が漂白されてより大きな銀塩粒子に変わるとき、周囲のゼラチンを圧縮させる効果と相まって、銀塩の周りに周囲のゼラチンより屈折率の高いゼラチンの殻を作る。これにより、露光部分と未露光部分のゼラチンの状態の違いにより、屈折率差が生じる。

実際の現像にて両者の反応性を安全光の下で観察したところ、ＣＷ−Ｃ２による現像では数十秒で現像銀の黒色が強く出てくるのに対し、ＧＰ−８による現像では反応が徐々に進んでおり、現像銀による黒化の度合いは３分経過後もＣＷ−Ｃ２による現像の１分に及ばない程度であった。

以上のことから、現像条件がＨ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比に及ぼす影響は次のように考えられる。緑色（５３２ｎｍ）においては銀塩感材のＰ５６００Ｂ（青緑用）の感度が高く、露光において現像可能なレベルに成長した現像核が多いと考えられる。そのため、ＣＷ−Ｃ２による現像においては多数の銀粒子が早期に現像され、回折効率が高くなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなるのに対し、ＧＰ−８による現像では多数の現像核が存在することにより１つの銀粒子に供給される銀イオンの数が少なく（すなわち、銀粒子が成長し難い）、ＧＰ−８による現像程回折効率が稼げず、Ｓ／Ｎ比が小さくなると考えられる。そのため、緑色においては、Ｓ／Ｎ比の観点でＣＷ−Ｃ２による現像が優れていると言える。

青色（４７６．５ｎｍ）、赤色（６４７．１ｎｍ）においては、Ｐ５６００Ｂ（青緑用）及びＰ７０００Ｂ（赤用）の感度が緑色の感度に比較して低く、露光において現像可能なレベルに成長した現像核が少ないと考えられる。ＣＷ−Ｃ２による現像では、早期に現像反応が進行するものの、数が少ないことから緑色の時程回折効率が稼げず、Ｓ／Ｎ比が緑色の時に比較して大幅に低下したと考えられる。一方、ＧＰ−８による現像では、現像可能な現像核の数が少ないことにより、１つの銀粒子により多くの銀イオンが供給されることになり（すなわち、銀粒子が成長しやすい）、結果としてある程度の回折効率を確保でき、Ｓ／Ｎ比が緑色の時に比較してＣＷ−Ｃ２による現像程低下しなかったと考えられる。そのため、青色、赤色においては、ＧＰ−８による現像、ＣＷ−Ｃ２による現像の間にＳ／Ｎ比の観点で有為の差はないと言える。

図５、図７（ａ）の結果から明らかなように、Ｈ１ホログラム１’の解像度が略同程度であっても、そのＨ１ホログラム１’を用いて作製されたＨ２ホログラム１０’は、Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比が高ければ解像度の低下は小さく、Ｓ／Ｎ比が低ければ解像度の低下は大きい。その要因を考えると、Ｈ１ホログラム１’からＨ２ホログラム１０’を作製する場合、Ｈ１ホログラム１’の回折光と参照光の総露光量がフォトポリマー１０に記録される。そのため、Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比が低く、ノイズ光の割合が高くなる程、Ｈ２ホログラム１０’の信号光を記録した干渉縞のノイズを記録した干渉縞に対する割合が低くなり、再生像質の低下、すなわち解像度の低下につながると考えられる。

したがって、例えば緑色の場合には、Ｈ１ホログラム感材１に銀塩感材を用い、Ｈ２ホログラム感材１０にフォトポリマーを用いた場合に、Ｈ１ホログラム感材１の現像液としてカテコールを現像主薬とする現像液、具体的には現像液ＣＷ−Ｃ２を用いることで、Ｈ２ホログラム１０’の解像度をより高いものとすることができる。

あるいは、Ｈ１ホログラム１’におけるＳ／Ｎ比をより高くすることで、Ｈ２ホログラム１０’の解像度を一定以上に制御することができる。これにより、リップマンホログラムに一定以上の解像度を必要とするマイクロ文字、記号等を記録することが可能になり、例えばリップマンホログラムの真贋判定に使用することが可能となる。

以下に、本発明において用いたＨ１ホログラム１’、Ｈ２ホログラム１０’の再生像の解像度の評価方法と、Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比の評価方法とを説明する。図８はＨ１ホログラム１’からの再生像の解像度を測定する配置を示す図であり、図９はＨ２ホログラム１０’からの再生像の解像度を測定する配置を示す図である。図８においては、Ｈ１ホログラム１’に記録のとき（図１）のＨ１参照光５の入射側と反対側からＨ１参照光５と反対に進む同じ波長λのＨ１再生照明光を入射することでＨ１再生像を空中に再生し、そのＨ１再生像を単眼ズーム式顕微鏡（例えばシグマ光機（株）製ＳＫＤＣＥ−1)を用いてパソコンＰＣに取り込む。図９においては、Ｈ２ホログラム１０’に記録のとき（図２）のＨ２参照光８の入射側と反対側からＨ２参照光８と反対に進む同じ波長λのＨ２再生照明光を入射することでＨ２再生像をＨ２ホログラム１０’近傍に再生し、そのＨ２再生像を同じ単眼ズーム式顕微鏡を用いてパソコンＰＣに取り込む。パソコンＰＣに取り込んだ図３のテストターゲットの画像において、輝度のピークが３本に分解できる限界で解像度を判定する。具体的には、図１０に示すように、信号のピークとピーク間の谷との差をａ、信号のピークとバックグラウンドの差をｂとし、ａ／ｂ＞０．５以上になるラインペア数を解像度とする。

Ｈ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比の評価については、図１１（ａ）に側面図、（ｂ）に正面図を示すように、パソコンＰＣに取り込んだＨ１ホログラム１’からの再生像（図２のテストターゲットの像）の位置でのシグナル値Ｓを測定し、その再生像に隣接する４辺近傍でのノイズ値Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｎ₃ 、Ｎ₄ を測定し、｛Ｓ−（Ｎ₁ ＋Ｎ₂ ＋Ｎ₃ ＋Ｎ₄ ）／４｝÷｛（Ｎ₁ ＋Ｎ₂ ＋Ｎ₃ ＋Ｎ₄ ）／４｝をＨ１ホログラム１’のＳ／Ｎ比とする。

以上、本発明のリップマンホログラムの作製方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明のリップマンホログラムを記録するために用いるＨ１ホログラムを作製するための工程を説明するための図である。 図１のＨ１ホログラムからＨ２ホログラムを作製するための工程を説明するための図である。 本発明の実施例においてＨ１ホログラム作製のために用いた物体としてのテストターゲットを示す図である。 緑色Ｈ１ホログラムのＳ／Ｎ比に対して緑色Ｈ１ホログラムの解像度（ａ）と緑色Ｈ２ホログラム’の解像度（ｂ）とをそれぞれ現像液と現像時間に分けてプロットしたグラフである。 青色Ｈ１ホログラムのＳ／Ｎ比に対して青色Ｈ１ホログラムの解像度（ａ）と青色Ｈ２ホログラムの解像度（ｂ）とを同様にプロットしたグラフである。 赤色Ｈ１ホログラムのＳ／Ｎ比に対して赤色Ｈ１ホログラムの解像度（ａ）と赤色Ｈ２ホログラムの解像度（ｂ）とを同様にプロットしたグラフである。 緑色Ｈ１ホログラムから緑色Ｈ２ホログラム（ａ）、青色Ｈ１ホログラムから青色Ｈ２ホログラム（ｂ）、赤色Ｈ１ホログラムから赤色Ｈ２ホログラム（ｃ）を作製する過程での解像度の低下を現像液と現像時間に分けてプロットしたグラフである。 Ｈ１ホログラムからの再生像の解像度を測定する配置を示す図である。 Ｈ２ホログラムからの再生像の解像度を測定する配置を示す図である。 解像度判定の定義を説明するための図である。 Ｈ１ホログラムのＳ／Ｎ比の評価方法を説明するための側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。

符号の説明

１…Ｈ１ホログラム感材（銀塩感材）
１’…Ｈ１ホログラム
２…物体照明光
３…白色散乱板
４…散乱光（Ｈ１物体光）
５…Ｈ１参照光５
６…Ｈ１再生照明光
７…Ｈ１再生光
８…Ｈ２参照光
１０…Ｈ２ホログラム感材（フォトポリマー）
１０’…Ｈ２ホログラム
Ｔ…物体
Ｔ’…再生像

Claims (3)

1. 銀塩材料に物体の１段目のホログラムを記録し、その１段目のホログラムから物体像を再生させ、その再生物体像近傍にフォトポリマーを配置して２段目の体積ホログラムとして記録するリップマンホログラムの作製方法において、
   現像液としてカテコールを現像主薬とする現像液を用いて１段目のホログラムを現像することを特徴とするリップマンホログラムの作製方法。
2. 緑色の波長の光で前記１段目のホログラム、２段目のホログラムを記録することを特徴とする請求項１記載のリップマンホログラムの作製方法。
3. １段目のホログラムの現像後、ｐ−ベンゾキノンを含有する漂白液で黒化部分を漂白処理することを特徴とする請求項１又は２記載のリップマンホログラムの作製方法。

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