JP2019023730A - ホログラフィック光学素子の作製装置及び作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
いう問題もある。
像再生用ホログラム記録媒体6の後側で(像再生用ホログラム記録媒体6を通して)立体像60Bを観察できるように構成してもよい。
図1は、本発明のホログラム用照明装置の概略構成図である。ホログラム用照明装置1は、光源2、導光板4、照明用HOE5及びこれらを保持する保持手段7を備える。ホログラム用照明装置1は、保持手段7を介して、簡単な操作で、別途作製された像再生用ホログラム記録媒体6を取り付け、取り外すことができるように構成してもよい。これにより、例えば、使用者がホログラム用照明装置1を展示場などに携行し、展示場などにおいて、複数の像再生用ホログラム記録媒体6を目的に応じて順次入れ替えることができる。
光源であり、LEDなどを採用することができる。光源2は、導光板4の端面から光が入射するように配置される。光源2は、導光板4の端部に接するように配置してもよいし、導光板4の端部から離して配置してもよい。光源2は、所定の波長の光(拡散光)3を導光板4の内部へと照射する。光源2からの拡散光が導光板4の前側表面に対して臨界角より小さい角度で入射すると、入射した光は、導光板4から出射され、観察者に照射されるおそれがある。このため、光源2は、できるだけ導光板4の前側表面に対して臨界角より大きい角度で導光板4に光を供給するように構成することが好ましい。
、全反射により後側へ向けて反射する。臨界角θcは、導光板4と空気との屈折率により
規定される角度である。一方、臨界角θcより小さい角度で入射する光の一部は、屈折率
との関係で規定される出射角をもって前側(観察者側)へ向けて出射される。このため、光源2は、臨界角θcより小さい角度の光を導光板4の前側表面に向けて直接照射しない
ように配置又は構成されることが好ましい。これにより、光源からの光は観察者側に照射されることがないので、光源が装置の外部に設けられた場合に比べて、光源自体が観察の妨げになることがなく、観察者100の目を傷めるおそれも少ない。また、光源2からの光を効率的に再生照明光32として利用することもできる。光源2の配置、照射態様の他の例については、図3及び図4を用いて後述する。
り返すものである場合、入射角θ1は、θc<θ1<90°の範囲に設定することもでき
る。導光板の厚みを薄くして構成する場合、入射角θ1は、50°<θ1<90°にするのが好ましい。また、入射角、入射方位を広くする(角度選択性を弱める)には、照明用HOE5の記録媒体の厚みを薄くすることで実現される。照明用HOE5のホログラム記録媒体の厚みは1〜500μm程度が用いられるが、角度選択性を弱める場合には、2〜20μmの厚みとすることが好ましい。
に対応し、再生照明光32の出射角θ2は、物体光の角度に対応する。再生照明光32の出射角θ2は、像再生用ホログラム記録媒体6(のホログラム)と干渉するように設定する必要がある。すなわち、像再生用ホログラム記録媒体6が、当該記録媒体に対して所定の方向から45°の入射角で照射された参照光によって作製されたものである場合、再生照明光32の出射角θ2は、照明用HOE5と像再生用ホログラム記録媒体6とが平行に配置されている限り、45°に設定することとなる。また、ホログラム用照明装置1において、記録方法の異なる複数の像再生用ホログラム記録媒体6や複数の波長に対応したホログラム記録媒体6を使用する場合もあるので、再生照明光32の出射角θ2は、一定の連続した範囲(例えば、40°〜50°)を含むように設定されてもよいし、不連続で複数の角度を持った出射角を含むように設定されてもよい。
うに構成してもよい。
折して角度が増すため、出射角θ4において一定の範囲(例えば、40°〜50°)を含むように設定されてもよい。
60Bを構成する再生光が乱反射すること又は大きく屈折することがないため、歪みや変形の少ない立体像を観察することができる。
光源からの光は、導光板内部で全反射を繰り返して伝搬し、導光板の前側(観察者側)には出射しないことが好ましい。また、光源が配置される導光板の端部には、光源からの拡散光を平行光に変換する平行化光学系を設けることが好ましい。平行化光学系により生じた平行光は臨界角θc以上の角度を有することが好ましい。
上の角度で入射する平行光30を生成することができるので、光源2からの光が導光板4の前側表面から出射することが少ない。これにより、ホログラム用照明装置からの光が立体像を観察する際の妨げとならず、立体像の視認性も向上する。また、観察者の目を傷めるおそれもない。
図5は、ホログラフィック光学素子を作製する装置及び方法を示す説明図である。作製装置は、レーザー光源11、コリメートレンズ12、リレーレンズ13、ビームスプリッタ14、第1のシフト手段(第1プリズム)15、第2のシフト手段(第2プリズム)16、液浸対物レンズ17(レンズ18、浸液19)、第1の変位量変更手段(第1駆動手段)21、第2の変位量変更手段(第2駆動手段)22、反射防止手段23、載置台24、制御手段25などを備える。その他、図示しないが、エクスパンダ、アパーチャなどを適宜設けてもよい。載置台24は、感光材料50の記録対象部分が液浸対物レンズ17の焦点Oに合うように感光材料50を移動可能に保持する。
る。ビームスプリッタ14は、境界面においてレーザー光Lを二光束に分離し、一方を参照光L1として第1の方向(例えば、Z方向)に反射し、他方を物体光L2として第1の方向とは異なる第2の方向(例えば、X方向)に透過する。
照明用HOEを作製する際、レーザー光源11から照射されたレーザー光Lは、ビームスプリッタ14を介して分離する。
量である。また、変位量D1は、第1のプリズム15のシフト量ΔXによって決定される。このため、本作製装置は、第1のプリズムのシフト量ΔXを適宜設定することによって、参照光L1の角度φ1を所望の値に制御することができる。なお、参照光L1の角度φ1は、図1などに示す導光板から照明用HOEに入射する入射光30の入射角θ1に対応するものとなる。φ1は、導光板における臨界角θcとの関係から、臨界角θcよりも大きい角度を含むことが好ましい。浸液によりホログラム記録媒体界面での屈折が抑えられているため、45°<φ1<90°にするのが好ましい。
浸対物レンズのような高開口率の対物レンズが必要となる。
図6は、本発明のホログラム用照明装置における光源及び導光板の構成の実施例である。図6(A)は、光源及び導光板を装置の幅方向(Y方向)から観た側面図である。図6(B)は、光源及び導光板を装置の厚さ方向(Z方向)から観た上面図である。
4にガラス板を用いた。LED2が配置されるガラス板4の端部にはガラス板の法線に対して22°の傾斜を形成し、LED2とガラス板4の端部との間には、リニアフレネルレンズ42を配置した。LED2から発した光3(図中、細い実線で示す)は、リニアフレネルレンズ42を介して略平行光に変換され、紙面の斜め下向きに入射する。
2 光源
4 導光板
5 照明用HOE
6 像再生用ホログラム記録媒体
7 保持手段
10 ホログラム表示装置
30 入射光
32 再生照明光
34 再生光
40 平行化光学系
60 立体像
100 観察者
Claims (12)
- 光源と、
前記光源からの光を二光束に分離するビームスプリッタと、
高開口数対物レンズと、
前記光源からの光を前記高開口数対物レンズの入射瞳面において点光源として結像する光学系と、
前記ビームスプリッタで分離した二光束の一方の光路上に配置され、前記高開口数対物レンズの入射瞳面における結像位置を入射瞳面内で変位させる第1のシフト手段と、
前記ビームスプリッタで分離した二光束の他方の光路上に配置され、前記高開口数対物レンズの入射瞳面における結像位置を入射瞳面内で変位させる第2のシフト手段と、
前記第1のシフト手段による結像位置の変位量を変更する変位量変更手段と、
感光材料を保持する載置台とを備えたホログラフィック光学素子作製装置。 - 前記載置台と前記感光材料の間に設けられた反射防止手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のホログラフィック光学素子作製装置。
- 前記反射防止手段は、モスアイ構造を有することを特徴とする請求項2に記載のホログラフィック光学素子作製装置。
- 前記第1のシフト手段は、前記一方の光路上に配置されたプリズムであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のホログラフィック光学素子作製装置。
- 前記第2のシフト手段による結像位置の変位量を変更する第2の変位量変更手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のホログラフィック光学素子作製装置。
- 前記高開口数対物レンズは、液浸対物レンズ又はソリッドイマージョンレンズであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のホログラフィック光学素子作製装置。
- 導光板に接して設けられ、導光板内を伝搬する光の少なくとも一部を受けて再生照明光を発生する照明用ホログラフィック光学素子の作製方法であって、
高開口数対物レンズの焦点に位置するように、照明用ホログラフィック光学素子の感光材料を配置し、
光源からの光を二光束に分離して、参照光及び物体光を生成し、
前記高開口数対物レンズの入射瞳面において、前記高開口数対物レンズの中心軸から第1の変位量だけ離れた第1の点を通過するように、前記参照光を前記高開口数対物レンズに照射して、前記第1の変位量に対応する第1の角度で屈折した前記参照光を前記感光材料に照射しつつ、前記高開口数対物レンズの中心軸から第2の変位量だけ離れた第2の点を通過するように、前記物体光を前記高開口数対物レンズに照射して、前記第2の変位量に対応する第2の角度で屈折した前記物体光を前記感光材料に照射することを特徴とする照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。 - 前記高開口数対物レンズは液浸対物レンズであり、浸液を介して前記感光材料に接していることを特徴とする請求項7に記載の照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。
- 前記第1の角度又は前記第2の角度は、前記導光板の臨界角よりも大きい角度であることを特徴とする請求項7又は8に記載の照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。
- 前記参照光の光路上に設けられた第1のプリズムを移動させることによって、前記第1の変位量を変更することを特徴とする請求項7乃至9の何れか1項に記載の前記照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。
- 前記感光材料の後段にモスアイ構造を有する反射防止手段を配置することを特徴とする請求項7乃至10の何れか1項に記載の照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。
- 前記第1の変位量又は前記第2の変位量を変更して、前記感光材料の同一位置に異なる角度選択性を有する複数のホログラムを記録することを特徴とする請求項7乃至11の何れか1項に記載の照明用ホログラフィック光学素子の作製方法。
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