JP2010276660A - Method for duplicating hologram and hologram duplicated by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムに関し、特に、s偏光を用いたホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムに関するものである。 The present invention relates to a hologram replication method and a hologram replicated thereby, and more particularly to a hologram replication method using s-polarized light and a hologram replicated thereby.
液晶表示装置において、表示範囲に形成された透明電極への印加電圧のオン・オフにより、液晶画面の表示・非表示を切り替える技術が知られている。最近では、光の散乱・非散乱状態を切り替え可能な高分子分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal:以下"PDLC"と略す。)にレーザーによる干渉パターンを記録させたホログラフィック高分子分散型液晶(holographic polymer dispersed liquid crystal:以下"HPDLC"と略す。)の開発が進み、電圧駆動により光の回折の有無をコントロールすることが可能になっている。 In a liquid crystal display device, a technique for switching between display and non-display of a liquid crystal screen by turning on and off a voltage applied to a transparent electrode formed in a display range is known. Recently, a holographic polymer-dispersed liquid crystal in which an interference pattern by a laser is recorded on a polymer dispersed liquid crystal (hereinafter referred to as “PDLC”) that can switch between light scattering and non-scattering states. With the development of holographic polymer dispersed liquid crystal (hereinafter abbreviated as “HPDLC”), it is possible to control the presence or absence of light diffraction by voltage drive.
通常HPDLCは、内側にITO透明電極が蒸着され、ギャップが均一にコントロールされた液晶セルを用いて記録されるため、面内での回折効率のバラツキが小さく、異物等の混入も少ないためホログラム原版として好適である。また、材料が液状のため光化学反応時の物質移動が容易で、塗布型の銀塩材料・フォトポリマー等に比べて屈折率変調量の調整が容易であるという利点も挙げられ、屈折率変調量により原版の回折効率を制御しやすくなるため有利である。ホログラムを量産する方法として非特許文献1のように、ホログラム原版と感光材料を密着露光する技術が知られている。
Usually, HPDLC is recorded using a liquid crystal cell in which an ITO transparent electrode is vapor-deposited on the inside and the gap is uniformly controlled, so that there is little variation in diffraction efficiency within the surface, and there is little contamination with foreign matter, etc. It is suitable as. In addition, since the material is liquid, mass transfer during the photochemical reaction is easy, and the adjustment of the refractive index modulation amount is easier than with coated silver salt materials and photopolymers. This is advantageous because the diffraction efficiency of the original can be easily controlled. As a method for mass-producing holograms, as in Non-Patent
HPDLC用材料として、例えば特許文献1のようなものが知られており、屈折率等方領域の屈折率(または材料全体の平均屈折率)と屈折率異方性をもつ液晶の異常光屈折率の差によりホログラムが構成されている場合、作製されたHPDLCはp偏光(直線偏光であり、光の振動面が干渉縞に対して垂直方向)を主に回折することとなる。
As an HPDLC material, for example, a material such as that disclosed in
しかしながら、ホログラムの露光には干渉成分が大きいs偏光(直線偏光であり、光の振動面が干渉縞に対して平行方向)を用いることが好ましく、HPDLCを原版としてp偏光で複製を行った場合、s偏光を用いた場合に比べて干渉縞のコントラストが低下し、材料の性能を十分に引き出すことができなかった。 However, it is preferable to use s-polarized light (linearly polarized light, whose light vibration plane is parallel to the interference fringes) for the exposure of the hologram. Compared with the case where s-polarized light is used, the contrast of the interference fringes is lowered, and the performance of the material cannot be sufficiently obtained.
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原版の回折性能と記録材料の屈折率変調量を最大限に引き出し、高品質なホログラムを複製するホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to maximize the diffraction performance of the original and the refractive index modulation amount of the recording material, and to replicate a high-quality hologram. It is to provide a hologram duplication method and a hologram duplicated thereby.
上記目的を達成する本発明のホログラム複製方法は、一方側から順に、p偏光のみを回折する透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、一方側から前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子へp偏光の再生照明光を照射するステップと、前記再生照明光を前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子により1次光と0次光に分岐するステップと、前記1次光と前記0次光を前記半波長板でp偏光からs偏光に変換するステップと、前記s偏光に変換された前記1次光を物体光とし、前記s偏光に変換された前記0次光を参照光として、前記複製用ホログラム材料に入射し、透過型ホログラムを複製するステップと、を有することを特徴とする。 The hologram duplicating method of the present invention that achieves the above object comprises the steps of laminating a transmissive holographic polymer dispersed liquid crystal element that diffracts only p-polarized light, a half-wave plate, and a duplicating hologram material in order from one side. Irradiating the transmission type holographic polymer dispersed liquid crystal element from one side with p-polarized reproduction illumination light, and applying the reproduction illumination light to the transmission light holographic polymer dispersion liquid crystal element with primary light and zero order light. A step of converting the primary light and the zero-order light from p-polarized light to s-polarized light by the half-wave plate, and the primary light converted to the s-polarized light as object light, and the s And having the zero-order light converted into polarized light as reference light to be incident on the duplication hologram material and duplicating the transmission hologram.
また、上記目的を達成する本発明のホログラム複製方法は、一方側から順に、p偏光のみを回折する反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、他方側から前記複製用ホログラム材料へs偏光の参照光を照射するステップと、前記参照光を前記半波長板でs偏光からp偏光に変換するステップと、前記p偏光に変換された再生照明光を前記反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子により回折して1次光として反射するステップと、前記1次光を前記半波長板でp偏光からs偏光に変換するステップと、前記s偏光に変換された前記1次光を物体光とし、前記複製用ホログラム材料に入射し、前記s偏光の参照光と干渉させ、反射型ホログラムを複製するステップと、を有することを特徴とする。 In addition, the hologram duplication method of the present invention that achieves the above object comprises laminating a reflective holographic polymer dispersed liquid crystal element that diffracts only p-polarized light, a half-wave plate, and a duplication hologram material in order from one side. Irradiating the replication hologram material with s-polarized reference light from the other side, converting the reference light from s-polarized light to p-polarized light with the half-wave plate, and being converted into the p-polarized light Diffracting the reproduction illumination light by the reflective holographic polymer dispersed liquid crystal element and reflecting it as primary light; converting the primary light from p-polarized light to s-polarized light by the half-wave plate; and s The primary light converted into polarized light is used as object light, is incident on the duplication hologram material, interferes with the s-polarized reference light, and duplicates the reflection hologram. And wherein the Rukoto.
さらに、上記目的を達成する本発明のホログラムは、前記ホログラム複製方法により作製されることを特徴とする。 Furthermore, the hologram of the present invention that achieves the above object is manufactured by the hologram duplication method.
本発明によれば、原版として好適なHPDLCに対して、HPCDLCの再生をp偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はs偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な複製ホログラムを作製するホログラム作製方法及びそれにより作製されたホログラムを提供することができる。 According to the present invention, HPCDLC can be reproduced with p-polarized light, and s-polarized light can be recorded with s-polarized light, and the diffraction efficiency of the original can be controlled. It is possible to provide a hologram production method for producing a high-quality duplicate hologram by maximizing the refractive index modulation of the recording material and a hologram produced thereby.
以下、図面を参照にして本発明に係るホログラム複製方法及びそれにより作製されたホログラムについて説明する。 Hereinafter, a hologram replication method according to the present invention and a hologram produced by the method will be described with reference to the drawings.
まず、原版となるHPDLCを作成するための液晶セルにおいて、液晶セルに感光性の液晶材料を注入し、封孔するプロセスを説明する。図1は本実施形態の液晶セルを示す図、図2は図1のA−A断面図である。 First, a process of injecting a photosensitive liquid crystal material into a liquid crystal cell and sealing it in a liquid crystal cell for producing an HPDLC as an original plate will be described. FIG. 1 is a diagram showing a liquid crystal cell of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
図1に示すように、液晶セル1は、2枚のガラス基板11(11a,11b)をシール剤12により接着し、材料注入口12aを残してガラス基板11の周囲を囲むようにパターニングされている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、ITO薄膜透明電極13(13a,13b)を内側に蒸着した2枚の対向するガラス基板11(11a,11b)の間に液晶材料を注入するためのギャップ14が設けられており、ギャップ14を均一にするために粒径の等しいガラスビーズ15が分散されている。ここで真空注入方式により可視光に感度を持つ液晶材料を注入し、封孔剤を注入口に塗布し硬化させる。
As shown in FIG. 2, a
次に、材料を注入した液晶セル1にレーザーによる干渉パターンを記録するプロセスを説明する。
Next, a process for recording an interference pattern by a laser in the
図3は、透過型HPDLCホログラムの原版を作製する方法を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a method for producing a transmission HPDLC hologram master.
図1及び図2に示した可視線に感度を持つ液晶材料の入った液晶用ガラスセル1に対し、一方のガラス面に対してそれぞれ異なる角度からコヒーレントなレーザー光である物体光21及び参照光22を照射し、干渉パターンを記録する。
The
この液晶セル1からなるホログラム感材は、非コヒーレントな紫外線照射・加熱工程等の後処理をして透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子としての透過型HPDLCホログラム1’となる。このような透過型HPDLCホログラム1’を作製するのに、ホログラム感材としては、ネマティック液晶、高分子材料としては、モノマーやオリゴマーの混合物を使用すると好ましい。具体的には、Phenylglycidil ether acrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer,2-Hydroxyethyl Methacrylate,Dimethylol tricyclodecane diacrylate 等が利用できる。
The hologram photosensitive material comprising the
撮影に用いたレーザー及び波長は、Arレーザーの514nmである。そのため、光重合開始剤としてN-Phenylglycine、また515nm付近のレーザー波長の光を吸収するための色素としてDibromofluoresceine等を添加してもよい。 The laser and wavelength used for photographing are 514 nm of Ar laser. Therefore, N-Phenylglycine may be added as a photopolymerization initiator, and Dibromofluoresceine may be added as a dye for absorbing light having a laser wavelength near 515 nm.
図4は、第1実施形態の作製した透過型HPDLCホログラムを再生する工程を示す図である。透過型HPDLCホログラム1’を再生するには、撮影時の参照光22と逆方向から、再生光である可視光の波長が満たすブラッグ角付近の角度でp偏光の再生照明光23を照射すると0次再生光24、1次再生光25を回折することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a process of reproducing the transmission type HPDLC hologram manufactured according to the first embodiment. In order to reproduce the transmission
次に、作製した透過型HPDLCホログラム1’を原版として、p偏光の再生照明光23を透過型HPDLCホログラム1’の原版に照射し、原版によりp偏光のまま回折された0次光24及び1次光25をs偏光に変換し、複製用ホログラム材料2を記録するプロセスについて説明する。
Next, using the produced
図5は、第1実施形態の透過型ホログラムを複製する方法を示す図である。図5に示すように、再生照明光23の入射側から、透過型HPDLCホログラム1’の原版、半波長板3、複製用ホログラム材料2の順に積層する。半波長板3としては、Newport社製水晶波長板を使用した。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of replicating the transmission hologram according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the
そして、透過型HPDLCホログラム1’の原版に、撮影時の参照光22と逆方向から、p偏光の再生照明光23を入射する。透過型HPDLCホログラム1’の原版にp偏光として入射した再生照明光23は、透過型HPDLCホログラム1’の原版により透過する0次光24と回折する1次光25に分岐され、半波長板3によりp偏光からs偏光に変換されて複製用ホログラム材料2に入射する。
Then, p-polarized
すなわち、半波長板3によりs偏光に変換された1次光25は、物体光26として複製用ホログラム材料2に入射し、0次光24は、参照光27として複製用ホログラム材料2に入射する。そして、物体光26及び参照光27により、複製用ホログラム材料2に干渉パターンを記録し、透過型ホログラム2’を複製する。
That is, the
図6は、第1実施形態の複製した透過型ホログラムを再生する方法を示す図である。図6に示すように、透過型ホログラム2’に参照光27と逆方向から再生照明光28を入射させると、再生光29を回折する。そして、透過型ホログラム2’は、s偏光にて2光束干渉により作製したホログラムと同等の品質であった。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for reproducing a duplicated transmission hologram according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, when the
このように、第1実施形態のホログラム複製方法は、一方側から順に、p偏光のみを回折する透過型HPDLCホログラム1’と、半波長板3と、複製用ホログラム材料2とを積層するステップと、一方側から透過型HPDLCホログラム1’へp偏光の再生照明光23を照射するステップと、再生照明光23を透過型HPDLCホログラム1’により1次光25と0次光24に分岐するステップと、1次光25と0次光24を半波長板3でp偏光からs偏光に変換するステップと、s偏光に変換された1次光25を物体光26とし、s偏光に変換された0次光24を参照光27として、複製用ホログラム材料2に入射し、透過型ホログラム2’を複製するステップと、を有するので、原版として好適なHPDLCに対して、HPCDLCの再生をp偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はs偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な透過型ホログラム2’を複製することができる。
As described above, the hologram replication method of the first embodiment includes a step of laminating the transmission
次に、第2実施形態の反射型HPDLC原版を作製する方法について説明する。図7は、第2実施形態の反射型HPDLC原版を作製する方法を示す図である。 Next, a method for producing the reflective HPDLC original plate according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is a view showing a method for producing a reflective HPDLC original plate according to the second embodiment.
図1及び図2に示した可視線に感度を持つ液晶材料の入った液晶セル4に対し、一方のガラス面に対してコヒーレントなレーザー光である物体光31を照射し、他方のガラス面からそれぞれ異なる角度から参照光32を照射し、干渉パターンを記録する。
A liquid crystal cell 4 containing a liquid crystal material sensitive to visible rays shown in FIGS. 1 and 2 is irradiated with an
この液晶セル4からなるホログラム感材は、非コヒーレントな紫外線照射・加熱工程等の後処理をして反射型のHPDLCホログラム4’となる。このような反射型HPDLCホログラム4’を作製するのに、屈折率n3の光あるいは熱硬化型高分子材料(たとえば熱硬化型高分子材料:エポキシ樹脂(n3=1.5)、あるいは光硬化型高分子材料:ライトラックLA0208(n3=1.5))からなる高分子材料と、屈折率が電界によってn1からn2(n1>n2≧n3)まで可変なツイストネマティック液晶(たとえばメルク社製E−7:n1=1.75、n2=1.52)からなる液晶等が利用できる。 The hologram photosensitive material comprising the liquid crystal cell 4 is subjected to post-processing such as a non-coherent ultraviolet irradiation / heating process to become a reflective HPDLC hologram 4 '. In order to produce such a reflection type HPDLC hologram 4 ', light having a refractive index of n3 or thermosetting polymer material (for example, thermosetting polymer material: epoxy resin (n3 = 1.5), or photocurable type) Polymer material: polymer material composed of light rack LA0208 (n3 = 1.5)) and twisted nematic liquid crystal whose refractive index can be changed from n1 to n2 (n1> n2 ≧ n3) by an electric field (for example, E-manufactured by Merck) 7: n1 = 1.75, n2 = 1.52).
撮影に用いたレーザー及び波長は、Arレーザーの514nmである。そのため、光重合開始剤としてN-Phenylglycine、また515nm付近のレーザー波長の光を吸収するための色素としてDibromofluoresceine等を添加してもよい。 The laser and wavelength used for photographing are 514 nm of Ar laser. Therefore, N-Phenylglycine may be added as a photopolymerization initiator, and Dibromofluoresceine may be added as a dye for absorbing light having a laser wavelength near 515 nm.
図8は、第2実施形態の作製した反射型HPDLCホログラムを再生する工程を示す図である。反射型HPDLCホログラム4’を再生するには、撮影時の参照光32と逆方向から、再生光である可視光の波長が満たすブラッグ角付近の角度でp偏光の再生照明光33を照射すると再生光34を回折することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a process of reproducing the reflection type HPDLC hologram produced in the second embodiment. In order to reproduce the reflective HPDLC hologram 4 ', reproduction is performed by irradiating the p-polarized reproduction illumination light 33 from the direction opposite to the
次に、作製した反射型HPDLCホログラム4’を原版として、p偏光の再生照明光33を反射型HPDLCホログラム4’の原版に照射し、原版によりp偏光のまま回折された再生光34をs偏光に変換し、複製用ホログラム材料5を記録するプロセスについて説明する。
Next, using the produced reflective HPDLC hologram 4 ′ as an original, p-polarized
図9は、第2実施形態の反射型ホログラムを複製する方法を示す図である。図9に示すように、再生照明光33の入射側に向かって、反射型HPDLCホログラム4’の原版、半波長板3、複製用ホログラム材料5の順に積層する。半波長板3としては、Newport社製水晶波長板を使用した。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of replicating the reflection hologram according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, the original of the reflective HPDLC hologram 4 ′, the half-
そして、複製用ホログラム材料5に、反射型HPDLCホログラム4’撮影時の参照光32と逆方向から、s偏光の参照光35を入射する。複製用ホログラム材料5にs偏光として入射した参照光35は、半波長板3によりs偏光からp偏光に変換されて、反射型HPDLCホログラム4’の原版に再生照明光33として入射する。再生照明光33は、反射型HPDLCホログラム4’の原版により回折され1次光である再生光34として反射される。再生光34は、半波長板3によりp偏光からs偏光に変換されて複製用ホログラム材料5に入射する。
Then, s-polarized reference light 35 is incident on the
すなわち、半波長板3によりs偏光に変換された再生光34は、物体光36として複製用ホログラム材料5に入射し、参照光35と干渉する。そして、物体光36及び参照光35により、複製用ホログラム材料5に干渉パターンを記録し、反射型ホログラム5’を複製する。
That is, the
図10は、第2実施形態の複製した反射型ホログラムを再生する方法を示す図である。図10に示すように、反射型ホログラム5’に参照光35と逆方向から再生照明光37を入射させると、再生光38を回折する。そして、反射型ホログラム5’は、s偏光にて2光束干渉により作製したホログラムと同等の品質であった。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for reproducing a duplicated reflection hologram according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, when the
このように、第2実施形態のホログラム複製方法は、一方側から順に、p偏光のみを回折する反射型HPDLCホログラム4’と、半波長板3と、複製用ホログラム材料5とを積層するステップと、他方側から複製用ホログラム材料5へs偏光の参照光35を照射するステップと、参照光35を半波長板3でs偏光からp偏光に変換するステップと、p偏光に変換された再生照明光33を反射型HPDLCホログラム4’により回折して1次光34として反射するステップと、1次光34を半波長板3でp偏光からs偏光に変換するステップと、s偏光に変換された1次光34を物体光36とし、複製用ホログラム材料5に入射し、s偏光の参照光35と干渉させ、反射型ホログラム5’を複製するステップと、を有するので、原版として好適なHPDLCに対して、HPCDLCの再生をp偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はs偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な反射型ホログラム5’を複製することができる。
As described above, the hologram duplication method of the second embodiment includes a step of laminating the reflective HPDLC hologram 4 ′ that diffracts only p-polarized light, the half-
1…液晶セル
1’…透過型HPDLCホログラム(透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子)
2…複製用ホログラム材料
2’…透過型複製ホログラム
3…半波長板
4…液晶セル
4’…反射型HPDLCホログラム(反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子)
5…複製用ホログラム材料
5’…反射型複製ホログラム
11…ガラス基板
12…ITO薄膜透明電極
13…第1参照光
14…ギャップ
15…ガラスビーズ
21…物体光
22…参照光
23…再生照明光
24…0次光(再生光)
25…1次光(再生光)
26…物体光
27…参照光
28…再生照明光
29…再生光
31…物体光
32…参照光
33…再生照明光
34…1次光(再生光)
35…参照光
36…物体光
37…再生照明光
38…再生光
DESCRIPTION OF
2 ... Holographic material for duplication 2 '... Transmission
5 ... Reproduction hologram material 5 '...
25 ... Primary light (reproducing light)
26 ... Object light 27 ...
35 ... Reference light 36 ... Object light 37 ...
Claims (3)
一方側から前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子へp偏光の再生照明光を照射するステップと、
前記再生照明光を前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子により1次光と0次光に分岐するステップと、
前記1次光と前記0次光を前記半波長板でp偏光からs偏光に変換するステップと、
前記s偏光に変換された前記1次光を物体光とし、前記s偏光に変換された前記0次光を参照光として、前記複製用ホログラム材料に入射し、透過型ホログラムを複製するステップと、
を有する
ことを特徴とするホログラム複製方法。 Laminating a transmissive holographic polymer dispersed liquid crystal element that diffracts only p-polarized light, a half-wave plate, and a replication hologram material, in order from one side;
Irradiating the transmission type holographic polymer dispersed liquid crystal element from one side with p-polarized reproduction illumination light;
Branching the reproduction illumination light into primary light and zero-order light by the transmissive holographic polymer dispersed liquid crystal element;
Converting the primary light and the zero-order light from p-polarized light to s-polarized light by the half-wave plate;
The primary light converted into the s-polarized light is used as object light, and the zero-order light converted into the s-polarized light is used as reference light to enter the replication hologram material, and a transmission hologram is replicated;
A hologram duplication method characterized by comprising:
他方側から前記複製用ホログラム材料へs偏光の参照光を照射するステップと、
前記参照光を前記半波長板でs偏光からp偏光に変換するステップと、
前記p偏光に変換された再生照明光を前記反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子により回折して1次光として反射するステップと、
前記1次光を前記半波長板でp偏光からs偏光に変換するステップと、
前記s偏光に変換された前記1次光を物体光とし、前記複製用ホログラム材料に入射し、前記s偏光の参照光と干渉させ、反射型ホログラムを複製するステップと、
を有する
ことを特徴とするホログラム複製方法。 Laminating a reflective holographic polymer dispersed liquid crystal element that diffracts only p-polarized light, a half-wave plate, and a hologram material for duplication in order from one side;
Irradiating the replication hologram material from the other side with s-polarized reference light;
Converting the reference light from s-polarized light to p-polarized light by the half-wave plate;
Diffracting the reproduction illumination light converted into p-polarized light by the reflective holographic polymer dispersed liquid crystal element and reflecting it as primary light;
Converting the primary light from p-polarized light to s-polarized light by the half-wave plate;
Making the primary light converted into s-polarized light into object light, entering the hologram material for replication, causing interference with the s-polarized reference light, and replicating a reflection hologram;
A hologram duplication method characterized by comprising:
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