JP2014191282A - Hologram recording method and hologram recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3次元画像を記録するためのホログラム記録方法、およびホログラム記録媒体に関する。 The present invention relates to a hologram recording method and a hologram recording medium for recording a three-dimensional image.
3次元画像のデータを2次元の媒体に出力する方法としてホログラムが知られている。当初ホログラムは、実在する物体からの反射光と、該反射光とコヒーレントな関係にある参照光とを、ホログラム記録媒体中で干渉させることにより、前記物体を3次元画像として記録する方法として開発された。 A hologram is known as a method for outputting three-dimensional image data to a two-dimensional medium. Initially, the hologram was developed as a method of recording the object as a three-dimensional image by causing the reflected light from the actual object to interfere with the reference light in a coherent relationship with the reflected light in the hologram recording medium. It was.
また近年では3次元物体のハードコピーとして用いることのできるホログラム立体ハードコピーが発明され、その記録方法及び装置が特開平3−249686号公報(特許文献1)で開示されている。このホログラム立体ハードコピーは、基材表面にドット状の複数の要素ホログラムを記録して構成されている。上記の記録方法は、3次元画像のデータからホログラム記録媒体の各点に対応する原画パターンを表示手段に表示して、その表示された原画パターンに対応してドット状の要素ホログラムをホログラム記録媒体に記録するものである。 In recent years, a hologram solid hard copy that can be used as a hard copy of a three-dimensional object has been invented, and its recording method and apparatus are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-249686 (Patent Document 1). This hologram solid hard copy is configured by recording a plurality of dot-shaped element holograms on the surface of a substrate. In the recording method described above, an original pattern corresponding to each point of the hologram recording medium is displayed on the display means from the data of the three-dimensional image, and a dot-shaped element hologram corresponding to the displayed original pattern is displayed on the hologram recording medium. To record.
上記のような方法で記録されたホログラム画像は、製品認証のセキュリティラベルに使用されている。しかし、記録されたホログラム画像を再生するには、記録時の参照光とできるだけ一致した方向(参照光の角度を基準として±45°の範囲)から光を当てなければならず、他の方向から光を当ててもホログラム画像は再生されない。つまりホログラム画像はある特定の方向から観察すると輝度の高い画像が再生されるが、それ以外の方向から見た場合は、輝度が低くほとんど画像が再生されない。そのため、どの方向から見ても同じ輝度で画像を視認できる2次元の媒体(例えば紙に書いた絵)と比較すると、見る方向によって輝度のばらつきが大きく画像が見えたり見えなかったりするため、ホログラム画像は暗いという印象がある。 The hologram image recorded by the above method is used as a security label for product authentication. However, in order to reproduce the recorded hologram image, it is necessary to irradiate light from a direction that coincides as much as possible with the reference light at the time of recording (in the range of ± 45 ° based on the angle of the reference light), and from other directions The hologram image is not reproduced even when light is applied. In other words, when the hologram image is observed from a certain direction, an image having a high luminance is reproduced. However, when viewed from other directions, the luminance is low and the image is hardly reproduced. Therefore, compared to a two-dimensional medium (for example, a picture written on paper) that allows an image to be viewed with the same brightness when viewed from any direction, the brightness varies greatly depending on the viewing direction, and the image may or may not be visible. The image is dark.
また、特開平8−297458号公報(特許文献2)では、明るいホログラム画像を再生するために専用光源を用いることが提案されている。専用光源を使用することで、どの方向からも同じ輝度で画像を視認することが可能になるが、専用の照明装置を用意する必要があることから、セキュリティラベルに使用できないなど、使用用途が制限される。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 8-297458 (Patent Document 2) proposes to use a dedicated light source for reproducing a bright hologram image. By using a dedicated light source, it is possible to view an image with the same brightness from any direction. However, because it is necessary to prepare a dedicated lighting device, it cannot be used as a security label. Is done.
特開2001−109362号公報(特許文献3)は、記録面上に形成される干渉縞を計算機により求め、電子線描画装置によってホログラムを作製する計算機合成ホログラムの技術を利用してホログラム記録媒体を作製し、視点位置により全く別な原画像を再生できるホログラム記録媒体が開示されている。上記記録により作製したホログラム記録媒体は、ホログラム記録面に対する入射角度が異なる参照光を複数用いているため、見る方向を左右もしくは上下に変えると別の画像が再生されるという特徴を有するが、縦方向もしくは横方向の立体視に制限がかかる。また、参照光の角度ごとに異なる画像が記録されているため、ホログラム記録面にあらゆる方向から光が入射する環境光の下では、記録した画像がすべて重なりあった不明瞭な画像が再生されるという欠点を有する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-109362 (Patent Document 3) obtains a hologram recording medium by using a computer-generated hologram technique in which interference fringes formed on a recording surface are obtained by a computer and a hologram is produced by an electron beam drawing apparatus. A hologram recording medium that is manufactured and capable of reproducing a completely different original image depending on the viewpoint position is disclosed. The hologram recording medium produced by the above recording uses a plurality of reference beams having different incident angles with respect to the hologram recording surface, and thus has a feature that another image is reproduced when the viewing direction is changed to the left or right or up and down. There are restrictions on stereoscopic viewing in the horizontal or horizontal direction. In addition, since different images are recorded for each angle of the reference light, an unclear image in which all the recorded images are overlapped is reproduced under ambient light in which light enters the hologram recording surface from all directions. Has the disadvantages.
本発明は、上記の状況を鑑みて行われたものであり、その目的はあらゆる方向からホログラム記録面に光が入射する環境光の下において、再生されるホログラム像の輝度のばらつきが小さく、かつ複数の画像が重なり合って不明瞭になることがない、ホログラムの記録方法、およびそれによって記録したホログラム記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and its purpose is that the variation in luminance of a reproduced hologram image is small under ambient light in which light enters the hologram recording surface from all directions, and It is an object of the present invention to provide a hologram recording method and a hologram recording medium recorded thereby, in which a plurality of images do not overlap each other and become unclear.
上記課題は以下に示す本発明により解決することができる。
(1)複数の画素から構成される画像を記録するホログラム記録方法において、一つの画素を、N行N列(N≧2)の要素ホログラムで構成し、前記画素内の各要素ホログラムは、同一の物体光と、隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影のなす角Φが、70°以上110°以下を満たす参照光と、により記録することを特徴とするホログラム記録方法。
The above problems can be solved by the present invention described below.
(1) In a hologram recording method for recording an image composed of a plurality of pixels, one pixel is composed of element holograms of N rows and N columns (N ≧ 2), and the element holograms in the pixels are the same The hologram recording method is characterized in that recording is performed using the object light and reference light in which an angle Φ formed by orthogonal projection of adjacent reference lights onto the hologram recording medium surface satisfies 70 ° to 110 °.
(2)一つの画素を2行2列の要素ホログラムで構成することを特徴とする、(1)に記載のホログラム記録方法。 (2) The hologram recording method according to (1), wherein one pixel is configured by an element hologram of 2 rows and 2 columns.
(3)複数の画素から構成される画像を記録するホログラム記録媒体であって、一つの画素をN行N列(N≧2)の要素ホログラムで構成し、前記画素内の各要素ホログラムが、同一の物体光と、隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影のなす角Φが、70°以上110°以下を満たす参照光で記録されたホログラム記録媒体。 (3) A hologram recording medium for recording an image composed of a plurality of pixels, wherein one pixel is composed of element holograms of N rows and N columns (N ≧ 2), and each element hologram in the pixel is A hologram recording medium recorded with reference light in which an angle Φ formed by orthogonal projection of the same object light and adjacent reference light onto the hologram recording medium surface satisfies 70 ° to 110 °.
(4)一つの画素が2行2列の要素ホログラムで構成されていることを特徴とする、(3)に記載のホログラム記録媒体。 (4) The hologram recording medium according to (3), wherein one pixel is composed of an element hologram of 2 rows and 2 columns.
本発明によれば、あらゆる方向から光が当たる室内の照明下において、輝度のばらつきが小さく、かつ複数の画像の重なりのない明瞭なホログラム画像が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a clear hologram image with a small variation in luminance and without overlapping of a plurality of images under indoor lighting that is exposed to light from all directions.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、複数の要素ホログラムからなる画像を記録する際の光学系の一例を示す図である。レーザ光源として青色レーザ1、赤色レーザ2、緑色レーザ3が配置され、各レーザ1、2、3からの出射光は、各コリメータレンズ4、5、6により平行光とされ、シャッター7、8、9を介した後、青色レーザ光はミラー10により光の進行方向を曲げられ、ダイクロイックミラー11、12を介して1/2波長板13へ導かれる。同様に赤色レーザ光、緑色レーザ光もそれぞれダイクロイックミラー11、12によりレーザ光の進行方向を曲げられ、1/2波長板13へ導かれる。1/2波長板13へ導かれた青色レーザ光、赤色レーザ光、緑色レーザ光は同軸となり、1/2波長板13によって偏光方向が制御された後、ビームスプリッター14にて、2光束に分離される。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an optical system for recording an image including a plurality of element holograms. A
物体光15は、NDフィルタ16により強度調整をした後、ミラー17を介してビームエクスパンダ18、19にて空間光変調器(SLM)20の大きさにビーム径を広げ、空間光変調器(SLM)20により振幅変調された物体光となり、リレーレンズ21、23とナイキストアパーチャ22によりビーム整形された後、対物レンズ24により、ホログラム記録媒体25中に集光される。ナイキストアパーチャ22は、空間光変調器(SLM)20による回折光のフィルタリングを行うと同時に、ホログラム記録媒体25へ露光する信号ビーム形状を与える。
After the intensity of the
空間光変調器(SLM)20に表示する画像(信号パターン)は、再生する画像の部分画像の視野方向の光強度分布を表す。空間光変調器(SLM)20は、液晶(LCD)等の透過型デバイスでも、デジタルミラーデバイス(DMD)、リキッドクリスタルオンシリコン(LCOS)等の反射型デバイスでも構わない。 The image (signal pattern) displayed on the spatial light modulator (SLM) 20 represents the light intensity distribution in the viewing direction of the partial image of the image to be reproduced. The spatial light modulator (SLM) 20 may be a transmissive device such as a liquid crystal (LCD) or a reflective device such as a digital mirror device (DMD) or liquid crystal on silicon (LCOS).
参照光26は、媒体の反対側まで光路を伝送し、NDフィルタ27によって強度調整をした後、ミラー28、アパーチャ29、角度変調光学素子であるガルバノミラー30、リレーレンズ31、32を介してホログラム記録媒体25中へ照射され、対物レンズ24により集光された物体光とホログラム記録媒体25中で干渉し、要素ホログラム33を記録する。
The reference beam 26 is transmitted through the optical path to the opposite side of the medium, and after adjusting the intensity by the ND filter 27, the hologram is obtained through the mirror 28, the
アパーチャ29は、ホログラム記録媒体25へ露光する参照光のビーム形状を与える。信号光のビームと参照光のビームの形状、大きさは出来るだけ揃えることが好ましく、信号光のビームと参照光のビームの重なった領域が要素ホログラム33の形状、大きさを与える。ガルバノミラー30、リレーレンズ31、32を組み合わせることで、ホログラム記録媒体25への参照光の入射方向を制御する。
The
ホログラム記録媒体25は、XYステージ、ドラムステージ等の可動ステージ上に保持されている。1つの要素ホログラム33を形成した後、ホログラム記録媒体25を移動させることで新たな未記録領域へ要素ホログラム33を形成することができる。要素ホログラム33を連続的に記録することでホログラム記録媒体34を作製する。
The
青色レーザ1、赤色レーザ2、緑色レーザ3は、各光路中に設けられたシャッター7、8、9の開閉を上記可動ステージの動きと同期制御することで、ホログラム記録媒体25上の任意の領域への青色レーザ光、赤色レーザ光、緑色レーザ光での記録を可能とする。青色レーザ1、赤色レーザ2、緑色レーザ3は、コヒーレンス性を有するシングルモードレーザが好ましい。また、各レーザの波長は特に制限はないが、好ましくは、青色レーザ1は440乃至490nm、赤色レーザ2は600乃至680nm、緑色レーザ3は500乃至550nmである。
The
図2(a)、図2(b)は、参照光26の媒体への入射方向の制御方法を示す。ガルバノミラー30と、ホログラム記録媒体25は、それぞれ、リレーレンズ31、32の焦点位置に配置する。また、ガルバノミラー30と、リレーレンズ31、32、ホログラム記録媒体25は同軸上に配置する。ガルバノミラー30で反射された参照光26は、反射方向に依らずリレーレンズ31、32を経由して、ホログラム記録媒体25の同一場所に照射される。即ち、ガルバノミラー30での反射角度を制御することで、ホログラム記録媒体25に照射する参照光26の方向を制御することができる。
2A and 2B show a method for controlling the incident direction of the reference light 26 to the medium. The
1軸のガルバノミラー30は、参照光26の媒体法線に対する入射角θを制御することができる。制御可能な参照光26の媒体法線に対する角度範囲θmaxは、リレーレンズ32の開口数(NA)に依存し、(I)式で表される。
The
利用可能な再生光方向を広げるには、記録時の参照光の媒体法線に対する入射角を広くとる必要がある。(I)式より、参照光方向は、リレーレンズ32の開口数(NA)で決定され、NA=0.5のレンズではθmax〜±30度、NA=0.85のレンズでは、θmax〜±60度となる。
In order to widen the direction of reproduction light that can be used, it is necessary to increase the incident angle with respect to the medium normal of the reference light during recording. From the equation (I), the reference light direction is determined by the numerical aperture (NA) of the
記録された画像の反射する方向の広がり(視野角)は、対物レンズ24の開口数(NA)によって決定される。そのため画像の視野角を広げるには、対物レンズ24のNAは大きい方が好ましい。
The spread (viewing angle) of the recorded image in the reflecting direction is determined by the numerical aperture (NA) of the
2軸のガルバノミラー30を用いることで、参照光26の媒体法線に対する入射角θと隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影のなす角Φの両者を制御することが可能となる。ここで隣接する参照光同士とは、ホログラム記録媒体面(x−y平面)への参照光の入射方向を記した図3において、AB、BC、CD、DAの4つのペアを指し、それらのホログラム記録媒体面への正射影のなす角ΦはΦAB、ΦBC、ΦCD、ΦDAを指す。
By using the
通常記録されたホログラムを再生するには、記録時に用いた参照光とできる限り一致した方向(参照光の角度を基準として±45°の範囲)から光を当てなければならず、他の方向から光を当ててもホログラム像は再生されない。 In order to reproduce a normally recorded hologram, light must be applied from a direction that coincides as much as possible with the reference light used at the time of recording (in the range of ± 45 ° with respect to the angle of the reference light). The hologram image is not reproduced even when light is applied.
ホログラムが再生される範囲を広げるためには、同一の物体光と、参照光同士の正射影のなす角が互いに異なる参照光と、により記録された複数の要素ホログラムで一画素を構成すればよい。1つの参照光では90°の範囲のみしかホログラム像が再生されないため、全範囲(360°)でホログラムを再生するには、一画素は要素ホログラムが4個以上で構成される必要がある。また、記録画像の縦横の解像度(1インチ当たりの画素数)は一定であることが好ましく、そのためには一つの画素がN行N列(N≧2)の要素ホログラムで構成されていることが好ましい。 In order to widen the range in which the hologram is reproduced, a single pixel may be composed of a plurality of element holograms recorded by the same object beam and reference beams having different angles formed by orthogonal projections of the reference beams. . Since a hologram image is reproduced only in the range of 90 ° with one reference beam, in order to reproduce a hologram in the entire range (360 °), one pixel needs to be composed of four or more element holograms. The vertical and horizontal resolution (number of pixels per inch) of the recorded image is preferably constant, and for this purpose, one pixel is composed of element holograms of N rows and N columns (N ≧ 2). preferable.
ただし、要素ホログラムのサイズは常に一定であるため、Nの数が大きくなるにつれ、一画素の形状も拡大し、結果として解像度の低下を招く。そのためN=2、すなわち2行2列とした場合、全範囲(360°)でホログラムを再生することができ、かつ一画素の形状も小さいので十分な解像度が得られるので、最も好ましい。 However, since the size of the element hologram is always constant, as the number of N increases, the shape of one pixel increases, resulting in a decrease in resolution. Therefore, when N = 2, that is, 2 rows and 2 columns, the hologram can be reproduced in the entire range (360 °), and since the shape of one pixel is small, a sufficient resolution can be obtained, which is most preferable.
また、どの方向から光を当ててもホログラム像が観察されるようにするには、記録時に隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影がなす角Φがそれぞれ90°になるよう、4つの要素ホログラムを記録することが特に好ましい。ただし、正射影がなす角Φが89°や91°など90°からわずかにずれても、同一の効果が得られる。正射影がなす角Φをどの程度に設定すればどの方向から光を当ててもホログラム像が観察されるかは記録する画像などによって変化する可能性があるため一概には決定できないが、正射影がなす角Φは70°以上110°以下であることが好ましい。 Further, in order to allow the hologram image to be observed no matter which direction the light is applied, the angle Φ formed by orthogonal projection of the reference light adjacent to each other during recording onto the hologram recording medium surface is 90 °. It is particularly preferred to record four element holograms. However, even if the angle Φ formed by the orthogonal projection is slightly deviated from 90 ° such as 89 ° or 91 °, the same effect can be obtained. If the angle Φ formed by the orthogonal projection is set to what degree, the holographic image can be observed depending on the image to be recorded. Is preferably 70 ° or more and 110 ° or less.
(輝度測定)
図4は、ホログラム記録媒体35の輝度測定の概略図である。回転テーブル36の回転中心にホログラム記録媒体35を設置後、ホログラム記録媒体35の法線方向からαの角度に白色LED光源37を設置する。LED光源37から照射された光は、ホログラム記録媒体35にαの角度で入射し、法線方向に回折する。この回折光のホログラム記録媒体35面上での輝度L(α,β)をホログラム記録媒体35の真上に設置した輝度計38で測定する。
(Brightness measurement)
FIG. 4 is a schematic diagram of the luminance measurement of the
回転テーブルを360°回転(回転角をβとする)させながら、前記輝度測定を90°おきに行うことで、ある入射角度αでホログラム記録媒体35に光を照射した際に、回転角βの時の輝度の評価ができる。
The brightness measurement is performed every 90 ° while rotating the rotary table 360 ° (the rotation angle is β), so that when the
さらにホログラム記録媒体35への入射角度αをα1、α2、・・・αnと変化させて輝度L(αn,β)を測定した後、式(II)で表される平均輝度を算出することで、より精度の高い輝度測定が可能になる。
Furthermore, after changing the incident angle α to the
ホログラム記録媒体35についてβ=0°、90°、180°、270°の4点で再生画像の輝度評価を行い、最小輝度/最大輝度を計算した際に、その値が0.5以下であった場合、再生画像の明るさは見る方向によって明るくなったり、暗くなったりするためどこから見ても明るく画像が見えるとは言いがたい状態になる。2次元媒体(紙に書いた絵)のようにどこからみても明るい画像を得るためには、0.5<(最小輝度/最大輝度)≦1.0である必要がある。
For the
またホログラム記録媒体35について、1°おきに0°≦β≦359°の範囲で再生画像の輝度評価を行うことで、記録時に使用した参照光の数と、隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影がなす角Φを特定することができる。例えばホログラム記録媒体35の輝度評価を行った結果、約90°おきに、ある半値幅でピークが4つ得られた場合、記録時に使用した参照光の数は4つと判断できる。また各ピークの最大値が得られたときの回転テーブル36の回転角βを求めることで、隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影がなす角Φを特定することができる。例えばβ=0°、89°、179°、270°において各ピークの最大値が得られた場合、正射影がなす角Φは89°、90°、91°、90°であったと特定できる。つまり、ある半値幅を持つピークの数によって参照光の数を特定し、各ピークの内で最大値が得られたときの回転テーブル36の回転角βによって、正射影がなす角Φをそれぞれ特定することができる。
Further, with respect to the
以下に実施例をあげて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
(ホログラム記録媒体25の作製)
以下の手順に従って、記録材料組成物溶液を調製した。
マトリクスとして酢酸ビニルポリマー(シグマアルドリッチ社製、重量平均分子量 Mw
=100,000、n20/D =1.47) 1.6gに、光重合性モノマーとして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(新中村化学工業(株)製
NKエステル A−BPEF、n20/D =1.62)2.0g、分散剤としてネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(シグマアルドリッチ社製、n20/D =1.46)0.8g、セバシン酸ジエチル(東京化成工業(株)製、n20/D=1.44)0.4gを加えた。この混合物に、さらに、波長473nmおよび532nmに感度を有する20mgの増感色素(3−ブチル−2−[3−(3−ブチル−5−フェニル−1,3−ベンゾオキサゾール−2(3H)−イリデン)プロパ−1−エン−1−イル]−5−フェニル−1,3−ベンゾオキサゾール−1−イウム=ヘキサフルオロ−λ5−ホスファヌイド
)および633nmに感度を有する20mgの増感色素(3−エチル−2−[5−(3−エチル−1,3−ベンゾオキサゾール−2(3H)−イリデン)ペンタ−1,3−ジエン−1−イル]−1,3−ベンゾオキサゾール−3−イウム=ビス(トリフルオロメタンスルホン)イミダート)、および重合開始剤としてテトラブチルアンモニウム
ブチルトリフェニルボレート(昭和電工(株)製)を50mg溶解させた1.09gのアセトン溶液(アセトンとして1.00g)を添加し、攪拌して溶解させた。このようにして記録材料組成物溶液を得た。
[Example 1]
(Production of hologram recording medium 25)
A recording material composition solution was prepared according to the following procedure.
Vinyl acetate polymer as matrix (Sigma Aldrich, weight average molecular weight Mw
= 100,000, n20 / D = 1.47) 9,9-bis [4- (2-acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) as a photopolymerizable monomer in 1.6 g NK ester A-BPEF, n20 / D = 1.62) 2.0 g, neopentyl glycol diglycidyl ether (manufactured by Sigma-Aldrich, n20 / D = 1.46) 0.8 g, diethyl sebacate (Tokyo) 0.4 g of Kasei Kogyo Co., Ltd., n20 / D = 1.44) was added. To this mixture was further added 20 mg of a sensitizing dye (3-butyl-2- [3- (3-butyl-5-phenyl-1,3-benzoxazole-2 (3H)-) having sensitivity at wavelengths of 473 nm and 532 nm. Ylidene) prop-1-en-1-yl] -5-phenyl-1,3-benzoxazol-1-ium = hexafluoro-λ5-phosphanoid) and 20 mg of sensitizing dye sensitive to 633 nm (3-ethyl 2- [5- (3-Ethyl-1,3-benzoxazol-2 (3H) -ylidene) penta-1,3-dien-1-yl] -1,3-benzoxazole-3-ium bis (Trifluoromethanesulfone) imidate), and 50 mg of tetrabutylammonium butyltriphenylborate (manufactured by Showa Denko KK) as a polymerization initiator A dissolved 1.09 g acetone solution (1.00 g as acetone) was added and dissolved by stirring. In this way, a recording material composition solution was obtained.
得られた記録材料組成物溶液を、バーコーターを用いて100μm厚のPETフィルム上に塗布し、室温で一晩減圧乾燥させた。乾燥後の記録材料層の膜厚は20μmであった。これを1.0mm厚のスライドガラスに記録材料層がガラス面に接するように貼り付け、ホログラム記録媒体25とした。
The obtained recording material composition solution was coated on a 100 μm-thick PET film using a bar coater and dried under reduced pressure at room temperature overnight. The film thickness of the recording material layer after drying was 20 μm. This was affixed to a 1.0 mm thick slide glass so that the recording material layer was in contact with the glass surface to obtain a
(ホログラム画像記録)
レーザは、青色レーザ1としてNd−YAGレーザ((昭和オプトロニクス社 波長473nm)、赤色レーザ2としてHe−Neガスレーザ(オーテックス社 波長633nm)、緑色レーザ3としてNd−YAGレーザ(コヒーレント社 波長532nm)を用いた。空間光変調器(SLM)20は、液晶空間光変調器(セイコーエプソン社 L3P06x−8x)を用いた。物体光15の光路に設置した対物レンズ24は、NA0.55の対物レンズを使用した。参照光26の光路に設置したリレーレンズ31、32は、共にNA0.5のレンズを用いた。
(Hologram image recording)
The laser is an Nd-YAG laser (wavelength 473 nm, Showa Optronics) as the
参照光26は、2軸のガルバノミラー30を使用し、ホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影がなす角Φが図5(a)に示すように、それぞれ90°になるように設定した。図5(a)において、参照光Aにより記録する要素ホログラムを要素ホログラム(A)39、同様に参照光Bにより記録する要素ホログラムを要素ホログラム(B)40、参照光Cにより記録する要素ホログラムを要素ホログラム(C)41、参照光Dにより記録する要素ホログラムを要素ホログラム(D)42とする。
The reference beam 26 uses a
ホログラム記録媒体25の□4×4cmの領域に、□250×250μmの要素ホログラム33を記録ピッチ250μmで記録した。1つの画素は図6(a)に示したように要素ホログラム(A)〜(D)の4つの要素ホログラムから構成されるが、画素内の要素ホログラム(A)〜(D)は図6(a)のパターンに限らず任意に配置できる。このようにして、ホログラム記録サンプル1を得た。
Element hologram 33 of □ 250 × 250 μm was recorded in a □ 4 × 4 cm region of
(輝度測定)
ホログラム記録サンプル1を図4の回転テーブル36にのせ、輝度測定を行った。輝度計38として分光放射計SR−2(トプコン社)を用いた。測定の際にはホログラム記録サンプル1上で500lx/m2の照度になるよう白色LED光源の距離を調節して行った。
(Brightness measurement)
The
ホログラム記録サンプル1からの再生光において、前記式(II)で示される平均輝度の測定の結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は90Cd/m2であり、β=90°で90Cd/m2、β=180°で95Cd/m2、β=270°で90Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、4.3であった。また最小輝度/最大輝度は、0.95であり、ホログラム記録サンプル1は、全方向(β=0°±45°、90°±45°、180°±45°、270°±45°)から記録した画像をほぼ同一の輝度で観察できた。この輝度値は同一の照度500lx/m2の下で測定した紙の輝度値(約90Cd/m2)と同程度の値であるため、ホログラム記録サンプル1は紙と同等の明るさと判断できる。また横解像度/縦解像度=1であるため、記録した画像の縦横方向に解像度の差がなく、また画素の大きさも十分に小さいため全体的な解像度も問題なかった。さらに1つの画素内においては同一の物体光を用いて記録しているので、明瞭な画像が観察できた。
Table 1 shows the measurement results of the average luminance represented by the above formula (II) in the reproduction light from the
次に、ホログラム記録サンプル1に対して、1°おきに0°≦β≦359°の範囲で再生画像の輝度評価を行った。結果は、β=0°、90°、180°、270°において各ピークの最大値が得られ、隣接する参照光同士のホログラム記録媒体面への正射影がなす角Φは、90°、90°、90°、90°であることが確認できた。
Next, the luminance evaluation of the reproduced image was performed on the
[実施例2]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系で実施例1と同様に図6(a)のパターンでホログラム画像記録を行い、ホログラム記録サンプル2を得た。ただし、参照光26は、ホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体25面への正射影がなす角Φは、図5(b)に示すようにΦAB=80°、ΦBC=100°、ΦCD=80°、ΦDA=100°となるように設定した。
[Example 2]
A hologram recording sample 2 was obtained on the
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル2の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は100Cd/m2であり、β=90°で70Cd/m2、β=180°で100Cd/m2、β=270°で70Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、30.0であった。また最小輝度/最大輝度は、0.70であり、横解像度/縦解像度=1.00であった。 The luminance measurement of the hologram recording sample 2 was performed under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 1. The average luminance in the rotational angle beta = 0 ° of the rotary table is 100 Cd / m 2, with beta = 90 ° in 70Cd / m 2, 100Cd / m 2 at β = 180 °, β = 270 ° in 70 cd / m 2 there were. The variation (standard deviation σ) of the four luminance values was 30.0. Further, the minimum luminance / maximum luminance was 0.70, and the horizontal resolution / vertical resolution = 1.00.
[実施例3]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系で実施例1と同様に図6(a)のパターンでホログラム画像記録を行い、ホログラム記録サンプル3を得た。ただし、参照光26は、ホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体25面への正射影がなす角Φは、図5(c)に示すようにΦAB=70°、ΦBC=110°、ΦCD=70°、ΦDA=110°となるよう設定した。
[Example 3]
A hologram recording sample 3 was obtained on the
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル3の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は110Cd/m2であり、β=90°で55Cd/m2、β=180°で110Cd/m2、β=270°で55Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、55.0であった。また最小輝度/最大輝度は、0.50であり、横解像度/縦解像度=1.00であった。 Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the hologram recording sample 3 was measured, and the results are shown in Table 1. The average luminance in the rotational angle beta = 0 ° of the rotary table is 110 cd / m 2, with beta = 90 ° in 55Cd / m 2, 110Cd / m 2 at β = 180 °, β = 270 ° in 55 cd / m 2 there were. The variation (standard deviation σ) of the four luminance values was 55.0. The minimum luminance / maximum luminance was 0.50, and the horizontal resolution / vertical resolution = 1.00.
[比較例1]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系を用いてホログラム画像記録を行った。参照光26は、媒体法線に対して、+30度になるように、1軸のガルバノミラー30を調整した。
[Comparative Example 1]
Hologram image recording was performed on the
ホログラム記録媒体25の□4×4cmの領域に、□250×250μmの要素ホログラム33を記録ピッチ250μmで記録した。ホログラム記録媒体25の法線から+30度傾いた参照光26と物体光15を照射し要素ホログラム(A)39を形成した後、XYステージで移動し同様に+30度傾いた参照光26と物体光15を照射し要素ホログラム(A)39を形成した。これを繰り返し、図6(b)に示したように全面に要素ホログラム(A)39を一つ一つの画素として記録したホログラム記録サンプル4を得た。
Element hologram 33 of □ 250 × 250 μm was recorded in a □ 4 × 4 cm region of
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル4の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は360Cd/m2であり、β=90°で5Cd/m2、β=180°で5Cd/m2、β=270°で5Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、307.4であった。また最小輝度/最大輝度は、0.01であり、横解像度/縦解像度=1.00であった。この結果から、ホログラム記録サンプル4は、特定方向(β=0°±45°)から入射する光は効率よく反射するが、それ以外の方向から光があたってもほとんど反射しない。すなわち、特定方向から観察した場合のみ、記録した画像は明るく観察できるが、それ以外の方向からはほとんど記録画像は観察できない。そのため、ホログラム画像が再生されない範囲が広いので局所的に明るい画像が再生されても、全体的には暗い印象を与える。
Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the
[比較例2]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系を用いてホログラム画像記録を行った。参照光26は、媒体法線に対して、+30度と−30度になるように、1軸のガルバノミラー30を調整した。また、それぞれの参照光同士のホログラム記録媒体25面への正射影がなす角Φは、図5(d)に示すように180度になるように設定した。
[Comparative Example 2]
Hologram image recording was performed on the
ホログラム記録媒体25の□4×4cmの領域に、□250×250μmの要素ホログラム33を記録ピッチ250μmで記録した。ホログラム記録媒体25の法線から+30度傾いた参照光26と物体光15を照射し要素ホログラム(A)39を形成した後、XYステージを移動させて要素ホログラム(A)39の横に、−30度傾いた参照光26と物体光15を照射し要素ホログラム(B)40を形成した。この隣接する一対の要素ホログラム(A)39と要素ホログラム(B)40を一画素として、画素ごとに物体光を変更しながら繰り返し、図6(c)に示したようなパターンで記録し、ホログラム記録サンプル5を得た。
Element hologram 33 of □ 250 × 250 μm was recorded in a □ 4 × 4 cm region of
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル5の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は180Cd/m2であり、β=90°で5Cd/m2、β=180°で180Cd/m2、β=270°で5Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、175.0であった。また最小輝度/最大輝度は、0.03であった。この結果から、ホログラム記録サンプル5は、特定方向(β=0°±45°、180°±45°)から入射する光は効率よく反射するが、それ以外の方向から光が当たってもほとんど反射しない。すなわち、特定方向から観察した場合のみ、記録した画像は明るく観察できるが、それ以外の方向からはほとんど記録画像は観察できない。そのため、ホログラム記録サンプル5は比較例1と同様にホログラム画像が再生されない範囲が広いため局所的に明るい画像が再生されても、全体的には暗い印象を与える。また横解像度/縦解像度=0.50のため、縦横の解像度差が大きい。
Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the
[比較例3]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系を用いてホログラム画像記録を行った。参照光26は、2軸のガルバノミラー30を使用し、参照光26はホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体26面への正射影がなす角Φが図5(e)に示す角度になるように設定した。図5(e)において、0°方向からの参照光Aによって記録された要素ホログラムを要素ホログラム(A)39とし、同様に、120°、240°方向からの参照光B、参照光Cによって記録した要素ホログラムを、それぞれ要素ホログラム(B)40、要素ホログラム(C)41とする。この3種類の要素ホログラムを一つの画素として、図6(d)に示したようなパターンで記録し、ホログラム記録サンプル6を得た。
[Comparative Example 3]
Hologram image recording was performed on the
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル6の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は120Cd/m2であり、β=90°で40Cd/m2、β=180°で30Cd/m2、β=270°で40Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、72.6であった。また最小輝度/最大輝度は、0.25であった。最小輝度/最大輝度の値が輝度のばらつきが目立ち始める臨界値の0.50より小さいため、ホログラム記録サンプル6を観察すると見る方向によって画像が明るくなったり暗くなったりした。また、横解像度/縦解像度=0.33と縦横の解像度が異なるため、違和感のある画像となった。 Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the hologram recording sample 6 was measured, and the results are shown in Table 1. The average luminance in the rotational angle beta = 0 ° of the rotary table is 120 cd / m 2, with beta = 90 ° in 40Cd / m 2, 30Cd / m 2 at β = 180 °, β = 270 ° in 40 cd / m 2 there were. The variation (standard deviation σ) of the four luminance values was 72.6. The minimum luminance / maximum luminance was 0.25. Since the value of the minimum luminance / maximum luminance is smaller than the critical value of 0.50 at which the luminance variation starts to be noticeable, when the hologram recording sample 6 is observed, the image becomes brighter or darker depending on the viewing direction. Further, the horizontal / vertical resolution = 0.33 and the vertical / horizontal resolution were different, so that the image was uncomfortable.
[比較例4]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系で実施例1と同様に図6(e)のパターンでホログラム画像記録を行い、ホログラム記録サンプル7を得た。ただし、参照光26はホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体26面への正射影がなす角Φが図5(a)に示すようにΦAB=90°、ΦBC=90°、ΦCD=90°、ΦDA=90°となるよう設定した。
[Comparative Example 4]
A hologram recording sample 7 was obtained on the
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル7の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は95Cd/m2であり、β=90°で90Cd/m2、β=180°で90Cd/m2、β=270°で90Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、4.3であった。また最小輝度/最大輝度は、0.95であった。このホログラム記録サンプル7は、全方向(β=0°±45°、90°±45°、180°±45°、270°±45°)から記録した画像をほぼ同一の輝度で観察できた。しかし横解像度/縦解像度=0.25のため縦横の解像度が大きく異なるため、非常に違和感のある画像となった。 Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the hologram recording sample 7 was measured, and the results are shown in Table 1. The average luminance in the rotational angle beta = 0 ° of the rotary table is 95Cd / m 2, with beta = 90 ° in 90Cd / m 2, 90Cd / m 2 at β = 180 °, β = 270 ° in 90 cd / m 2 there were. The variation (standard deviation σ) of the four luminance values was 4.3. The minimum luminance / maximum luminance was 0.95. With this hologram recording sample 7, images recorded from all directions (β = 0 ° ± 45 °, 90 ° ± 45 °, 180 ° ± 45 °, 270 ° ± 45 °) could be observed with substantially the same luminance. However, since the horizontal / vertical resolution = 0.25, the vertical and horizontal resolutions differ greatly, and the image is very uncomfortable.
[比較例5]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系で実施例1と同様に図6(a)のパターンでホログラム画像記録を行い、ホログラム記録サンプル8を得た。ただし、参照光26はホログラム記録媒体25の法線に対して、30°傾き、かつ参照光同士のホログラム記録媒体26面への正射影がなす角Φが図5(f)に示すようにΦAB=60°、ΦBC=120°、ΦCD=60°、ΦDA=120°となるよう設定した。
[Comparative Example 5]
A hologram recording sample 8 was obtained on the
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル8の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は120Cd/m2であり、β=90°で30Cd/m2、β=180°で120Cd/m2、β=270°で30Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、90であった。また最小輝度/最大輝度は、0.25であり、横解像度/縦解像度=1.00であった。 Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the hologram recording sample 8 was measured, and the results are shown in Table 1. The average luminance in the rotational angle beta = 0 ° of the rotary table is 120 cd / m 2, with beta = 90 ° in 30Cd / m 2, 120Cd / m 2 at β = 180 °, β = 270 ° in 30 cd / m 2 there were. The variation (standard deviation σ) of the four luminance values was 90. The minimum luminance / maximum luminance was 0.25, and the horizontal resolution / vertical resolution was 1.00.
[比較例6]
実施例1と同様に作製したホログラム記録媒体25に、図1の光学系で実施例1と同様に図6(a)のパターンでホログラム画像記録を行い、ホログラム記録サンプル9を得た。ただし、一つの画素内の4つの要素ホログラムに対して、それぞれ異なる物体光と、実施例1と同様の参照光とでホログラム記録を行った。
[Comparative Example 6]
A
実施例1と同様の条件において、ホログラム記録サンプル9の輝度測定を行い、結果を表1に示す。回転テーブルの回転角β=0°で平均輝度は90Cd/m2であり、β=90°で95Cd/m2、β=180°で90Cd/m2、β=270°で90Cd/m2であった。4つの輝度値のばらつき(標準偏差σ)は、4.3であった。また最小輝度/最大輝度は、0.95であり、横解像度/縦解像度=1.00であった。実施例1と同様に4方向(β=0°±45°、90°±45°、180°±45°、270°±45°)から光を照射した時に記録された画像は明るく再生されたが、要素ホログラムごとに異なる物体光を用いて記録したため、このホログラムサンプル9を観察すると、4つの画像が重なって再生され明瞭な画像を観察することができなかった。
Under the same conditions as in Example 1, the luminance of the
これらの結果を表1にまとめた。 These results are summarized in Table 1.
以上の実施例より、本発明の記録方法により作製したホログラム記録媒体であれば、あらゆる環境光下においても輝度のばらつきが小さく、かつ視認性の高い画像を再生することができるようになる。 From the above embodiments, the hologram recording medium produced by the recording method of the present invention can reproduce an image having a small luminance variation and high visibility under any ambient light.
1…青色レーザ
2…赤色レーザ
3…緑色レーザ
4、5、6…コリメータレンズ
7、8、9…シャッター
10、17、28…ミラー
11、12…ダイクロイックミラー
13…1/2波長板
14…ビームスプリッター
15…物体光
16、27…NDフィルタ
18、19…ビームエクスパンダ
20…空間光変調器(SLM)
21、23、31、32…リレーレンズ
22…ナイキストアパーチャ
24…対物レンズ
25…ホログラム記録媒体
26…参照光
29…アパーチャ
30…ガルバノミラー
34、35、43〜51…ホログラム記録媒体
36…回転テーブル
37…白色LED光源
38…輝度計
39…要素ホログラム(A)
40…要素ホログラム(B)
41…要素ホログラム(C)
42…要素ホログラム(D)
DESCRIPTION OF
21, 23, 31, 32 ...
40 ... Element hologram (B)
41 ... Element hologram (C)
42 ... Element hologram (D)
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013068649A JP2014191282A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Hologram recording method and hologram recording medium |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018180200A (en) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | Color hologram recording device and color hologram manufacturing method |
-
2013
- 2013-03-28 JP JP2013068649A patent/JP2014191282A/en active Pending
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