JP3433825B2 - ホログラムの記録方法及び記録されたホログラム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラム記録方法及
び記録されたホログラムに関し、特に、記録フィルムに
連続的にホログラム、干渉縞を記録するようにしたホロ
グラムの記録方法及び記録されたホログラムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ホログラム、干渉縞の記録方法として、
記録材料の垂直方向から光を照射することはよく知られ
ている。しかし、記録する干渉縞ピッチを種々選択する
ために、記録材料面に対して小さい角度で光束を照射す
る場合があるが、入射角度が小さいと空気と記録材料間
の屈折率差によって反射する割合が高くなり、記録材料
に入射する光が少なくなってしまう。そのため、単位時
間当たりにホログラム乾板内部に入射される光束のエネ
ルギーが小さくなって、露光時間が長くなってしまう。
このように、記録材料面に対して小さい角度で光束を照
射する場合には、光束に対してほぼ垂直な面を有する透
明体を介して光束を入射させることが行われており、そ
のため、ガラスブロックやプリズムを用いる方法が知ら
れている。

【０００３】図９はガラスブロックを使用する例を示し
ており、記録材料２１の両側に記録材料と屈折率が近い
ガラスブロック２２、２３を密着させ、ガラスブロック
２２、２３を介してそれぞれ光束２４、２５を入射させ
ることにより、記録材料表面における反射をなくし、単
位時間当たりに入射するエネルギー量を大きくして、効
率的にホログラムの記録を行うことができる。

【０００４】図１０はプリズムを使用する例で、同様に
記録材料の両側にプリズム２６、２７を配置し、プリズ
ムの面にほぼ直角に入射する光束２４、２５によって記
録材料内で干渉させ、ホログラム記録を行う。

【０００５】また、図示は省略するが、入射する光束に
対してガラスブロックの面が常に垂直になるようにガラ
スブロックを回転させるようにするものも提案されてい
る（特開平３−２３７４８１号）。

【０００６】また、透明体の平面を記録フィルムに密着
し、この透明体を介して露光することにより、ホログラ
フィックミラーを連続的に作製する方法も、特開平１−
１５４０７９号と特開平３−２７１７８８号において知
られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、記録材料の両
側に透明体を密着させる従来のホログラム記録方法で
は、特に大面積の露光を行う場合に、非常に大きな透明
体材料が必要となり、その結果、装置が高価となると共
に嵩張って重量も大きくなってしまうという問題があ
る。

【０００８】また、透明体を介して露光することによ
り、ホログラフィックミラーを連続的に作製する方法
は、記録フィルム膜面に対して干渉縞を平行に形成する
方法であり、その膜面に対して傾斜した干渉縞を連続的
に形成する方法ではない。後記するように、特に、熱線
反射膜のように垂直以外の方向から入射する太陽光線を
反射させる場合には、膜面に対して傾斜した干渉縞を記
録することが、反射効率を著しく大きくできる上から望
ましい。

【０００９】また、この方法は、原理的にはホログラフ
ィックミラーを記録することができるが、光束入射のた
めに用いる透明体と記録フィルムの密着面が平面である
ため、実際には下記のような数多くの問題が生じ、作製
されるホログラムの品質が低下する。 ○透明体端部との接触の際、記録フィルムに傷が付く。 ○透明体との接触面が平面であるため、インデックスマ
ッチング液に気泡が必ず混入し、その部分でホログラム
記録の抜けが起こる。 ○構造上、インデックスマッチング液の供給量が多いた
め、インデックスマッチング液が不均一になり、また、
透明体や記録フィルムがインデックスマッチング液で汚
れるため、不要な干渉縞が生じたり、回折特性の不均一
性が生じる。 ○さらに、記録される干渉縞の傾きが一方向（膜面に対
して平行）であり、多重化できないので、熱線反射膜の
ように、広い回折スペクトルのものを得ることが困難で
ある。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、記録材料中に光束を
導く透明体に工夫を施して、記録フィルムに傷を付ける
ことなく、インデックスマッチング液を介して透明体と
記録フィルムを均一に密着させ、かつ、記録の抜け、不
要干渉縞の発生がなく、安定的に均一な連続露光がで
き、傷、ムラのない良品ホログラムの大面積化、量産化
を図ることができるホログラムの記録方法及び記録され
たホログラムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラムの記録方法は、連続的に供給される記録
フィルムの一方の面に、その移動方向にのみ凸に湾曲し
た曲面を有する透明体を、その自重と記録フィルムのテ
ンションにより、又は、その透明体を固定し、記録フィ
ルムのテンションにより密着させ、この透明体の１つの
面に光束を入射し、記録フィルムに到達した入射光束と
記録フィルムの反対側の面と空気との境界面で反射した
光束とを記録フィルム内で干渉させて干渉縞を記録する
ことを基本原理としている。

【００１２】すなわち、本発明のホログラムの記録方法
は、連続的に供給される記録フィルムに光の干渉により
ホログラムを記録する方法において、記録フィルムの一
方の面側に透明体を配置し、この透明体の記録フィルム
に密着する面を記録フィルム搬送方向にのみ凸に湾曲し
た曲面にして、かつ、この密着面とフィルムとの間にイ
ンデックスマッチング液を満たして、該インデックスマ
ッチング液を介して透明体に記録フィルムを密着させ、
前記透明体の密着面以外の面に対して光束を入射させ、
前記密着面を経て記録フィルムに到達した入射光束と記
録フィルムの反対側の面と空気との境界面で反射した光
束とを記録フィルム内で干渉させて干渉縞を記録するこ
とを特徴とする方法である。

【００１３】この場合、透明体の密着面以外の面に対し
て入射される光束が、記録フィルム搬送方向に交差する
方向に往復走査される光ビームからなり、密着面を経て
記録フィルムに到達した走査光ビームと記録フィルムの
反対側の面と空気との境界面で反射した光ビームとを記
録フィルム内で干渉させて干渉縞を記録するようにする
こともできる。

【００１４】また、記録フィルムの透明体と密着しない
側の面に、記録フィルム搬送方向と垂直方向に膜厚分布
を有する層を形成し、この層の表面で入射光束を反射さ
せるようにすることもできる。

【００１５】また、透明体の光束入射面及び記録フィル
ムと接触する面以外の面に光吸収性の加工処理を施し、
また、記録フィルムの照射部分以外には光が当たらぬよ
うに遮光することが望ましい。

【００１６】さらに、透明体は、記録フィルムとの屈折
率の差が１５〜２５℃の範囲で０．２以下を有する材料
からなることが望ましい。具体例として、記録フィルム
の主成分がポリビニルカルバゾール誘導体の場合、透明
体はＦ２ガラス、ポリエステル樹脂、高屈折率アリル樹
脂又は高屈折率アクリル樹脂からなり、記録フィルムの
主成分がポリ酢酸ビニル誘導体の場合、透明体はＢＫ−
７ガラス又は石英ガラスからなり、記録フィルムの主成
分がポリエステルの場合、透明体はＦ２ガラスからなる
ことが望ましい。

【００１７】また、透明体への入射光束はこの透明体の
入射面に対して９０±１０度の角度で入射するようにす
ることが望ましい。

【００１８】また、透明体の密着面の曲率半径は１０ｍ
ｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、
この密着面に記録フィルムが接触を開始するときの透明
入射体側面と記録フィルムのなす角度、及び、この密着
面から記録フィルムが接触を終了するときの透明入射体
側面と記録フィルムのなす角度が、何れも５度以上４５
度以下の範囲にあることが望ましい。

【００１９】さらに、入射光束の記録フィルム搬送方向
の太さは、最大強度の１３．５％までの太さでみると
き、３ｍｍ以下であることが望ましい。

【００２０】また、記録フィルムに１０〜５０ｋｇ／ｍ
のテンションがかけられ、記録フィルムと密着面の間の
インデックスマッチング液の厚さが５００μｍ以下であ
ることが望ましい。

【００２１】なお、透明体は記録フィルムの上側に配置
しても、その下側に配置してもよい。

【００２２】ところで、記録フィルムの透明体と密着し
ない側の面に、記録フィルム搬送方向と垂直方向に膜厚
分布を有する層を形成する場合、その膜厚分布を有する
層の膜厚が次第に厚くなる分布とすることができ、その
場合、膜厚分布を有する層の表面と記録フィルム表面と
のなす角度を０度より大きく１０度以下にすることがで
きる。この場合、記録フィルムに記録される干渉縞をフ
ィルム表面に対して０度より大きく１０度以下の角度傾
いているようにすることができる。

【００２３】また、本発明のホログラムは、記録フィル
ムの平面の少なくとも一方向に沿って平行にその内部に
等間隔の干渉縞が記録されてなるホログラムにおいて、
その方向の断面内での干渉縞の乱れがその方向に直角な
方向の断面内での干渉縞の乱れよりも大きくなるように
記録されていることを特徴とするものである。

【００２４】この場合、上記の直角な方向の断面内での
干渉縞が記録フィルムの平面に対して角度をなしている
ように記録することもできる。

【００２５】

【作用】本発明においては、記録フィルムの一方の面側
に透明体を配置し、この透明体の密着面とフィルムとの
間にインデックスマッチング液を満たして、インデック
スマッチング液を介して透明体に記録フィルムを密着さ
せ、前記透明体の密着面以外の面に対して光束を入射さ
せ、前記密着面を経て記録フィルムに到達した入射光束
と記録フィルムの反対側の面と空気との境界面で反射し
た光束とを記録フィルム内で干渉させて干渉縞を記録す
るので、記録フィルム面に対して小さい角度でも効率良
い露光を行うことができ、さらに、入射光束の記録フィ
ルム面に対する入射角度を変化させることによって記録
する干渉縞のピッチを種々選択できる。

【００２６】さらに、長尺の記録フィルムを移送して、
線状の光束で露光することにより、大面積でかつムラの
ない高品質のホログラムを容易に製造することが可能と
なり、歩留りが良く量産に向いた製造方法を提供するこ
とができる。

【００２７】また、透明体の記録フィルムに密着する面
を記録フィルム搬送方向にのみ凸に湾曲した曲面にし、
かつ、この密着面とフィルムとの間にインデックスマッ
チング液を満たして、インデックスマッチング液を介し
て透明体に記録フィルムを密着させるようにしたため、
記録フィルムと透明体との密着性が良くなり、記録フィ
ルムを移送する際の記録フィルムの動きがスムーズで、
密着面との接触によっても記録フィルムに傷が付かず、
泡等の混入がなく、インデックスマッチング液の厚みを
薄く均一にし、かつ、インデックスマッチング液による
記録フィルムの他方の面等の汚れがなく、記録フィルム
に均一に入射光束及び反射光束を照射できるため、ムラ
のない良好なホログラムの記録を連続的に大面積で行う
ことが可能となる。さらに、この密着面の形状により、
記録フィルムに形成される干渉縞は、傾き角が若干異な
る多数の干渉縞を重畳した形態になるため、記録フィル
ムに記録されたホログラフィックミラーは、回折スペク
トルが輝線スペクトルでなくブロードなバンドスペクト
ルとなるため、赤外域の光だけ反射させるソーラーリフ
レクター等に適したものが得られる。

【００２８】さらに、記録フィルムの透明体と密着しな
い側の面に、記録フィルム搬送方向と垂直方向に膜厚分
布を有する層を形成し、この層の表面で入射光束を反射
させるようにすることにより、記録フィルム面に対して
傾いた干渉縞を形成することができ、ソーラーリフレク
ター等の製造に適した方法となる。

【００２９】また、透明体の光束入射面及び記録フィル
ムと接触する面以外の面に光吸収処理を施すことによ
り、乱反射を防ぎ、干渉縞の乱れを少なくすると同時
に、記録フィルムの露光部以外の部分には光が当たらぬ
ようになり、大掛かりな遮光板を設置しなくて済む。

【００３０】

【実施例】以下、好適な実施例に基づいて本発明のホロ
グラム記録方法についてさらに詳しく説明する。図１は
本発明のホログラムの記録方法を実施するための装置構
成の一例を示す図である。図１において、１はロール
列、２は記録フィルム、３は透明入射体である。ロール
列１は記録フィルム２を移送し、透明入射体３へ供給す
る。８はインデックスマッチング液４を透明入射体３の
上流において記録フィルム２に供給する供給ノズルであ
る。５は記録フィルム２がインデックスマッチング液４
を介在させて密着する透明入射体３の密着面である。

【００３１】図２は図１の装置構成図におけるＡＡ’断
面図であって、同じ番号は同じ部分を示している。図
１、図２において、６は透明入射体３の側面に設けられ
密着面５に対して所定の角度をなす光束の入射面であ
り、１１は線状の入射光束である。７は記録フィルム２
の透明入射体３と密着していない他方の面であり、１２
は反射光束である。

【００３２】図示されていないが、光束の入射面６及び
記録フィルム２に密着する面５を除く透明入射体３の面
は光吸収面であり、記録フィルム２を干渉させる部分以
外は遮光されている。

【００３３】このような構成において、入射光束１１は
入射面６に対してほぼ垂直に入射される。入射光束１１
が入射面６の法線となす角が大きいと入射面６で反射が
起きて光束の利用効率が悪くなるため、法線となす角は
０〜１０°の範囲が望ましい。そして、入射光束１１
は、透明入射体３内を直進し、その密着面５に達する。
記録フィルム２、透明入射体３及びインデックスマッチ
ング液４の屈折率はほぼ同じにしてある。その結果、入
射光束１１は、密着面５とインデックスマッチング液４
の界面、インデックスマッチング液４と記録フィルム２
との界面で反射せずに、記録フィルム２に入射し、記録
フィルム２の他方の面７に入射する。ここで、入射光束
１１と透明入射体３の密着面５のなす角θが小さい場
合、記録フィルム２の透明入射体３と密着していない他
方の面７と空気（ｎ≒１．０）との界面で全反射して、
入射光束１１と反射光束１２とが、記録フィルム２内で
干渉して干渉縞が生じ、記録される。

【００３４】そして、図１に示す一例においては、透明
入射体３の密着面５の形状は凸面の円筒状になってい
る。これは、インデックスマッチング液４を介在させ
て、記録フィルム２と透明入射体３との密着性を良好な
らしめ、記録フィルム２を移送する際の記録フィルム２
の動きがスムーズで、密着面５との接触によっても記録
フィルム２に傷が付かず、泡等の混入がなく、インデッ
クスマッチング液４の厚みを薄く均一にし、かつ、イン
デックスマッチング液４による記録フィルム２の他方の
面７等の汚れがなく、記録フィルム２に均一に入射光束
１１及び反射光束１２を照射できるため、ムラのない良
好なホログラムの記録が連続的に大面積で行うことが可
能となる。このようなためには、円筒面の密着面５の曲
率半径は、通常、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるこ
とが望ましく、記録フィルム２にかけるテンションは、
１０〜５０ｋｇ／ｍで、インデックスマッチング液４の
厚さが５００μｍ以下になることが望ましい。また、密
着面５に記録フィルム２が接触を開始するときの透明入
射体３側面と記録フィルム２のなす角度α、及び、密着
面５から記録フィルム２が接触を終了するときの透明入
射体３側面と記録フィルム２のなす角度β（図１）は、
何れも５°以上４５°以下の範囲にあることが望まし
い。さらに、断面線状入射光束１１の厚さは、最大強度
の１／ｅ² ＝１３．５％までの厚さでみると、３ｍｍ以
下であることが望ましい。

【００３５】前述したように、透明入射体３の材料は、
記録フィルム２の屈折率に近い屈折率を有する材料が好
ましく、通常記録フィルム２の屈折率は１．３〜１．７
であるので、透明入射体３の材料としては、後記するよ
うに、ガラス、プラスチック、無機物質を使用すること
ができる。なお、露光は記録フィルム２の移送方向に直
角な線状の露光となるので、振動の影響はあまり受けな
くて済むが、光束照射時間が長い場合は、質量があって
振動しにくいガラスを透明入射体３及び反射体４に用い
ることが好ましい。

【００３６】このように、本発明においては、透明入射
体３の凸面円筒状の密着面５に記録フィルム２を密着さ
せながら連続的に移送して線状露光するので、透明入射
体３の大きさは、面状露光の大きさより小さな線状露光
の大きさで済み、小さく軽く安価である。また、記録フ
ィルム２と透明入射体３との密着性良く露光ができるの
で、ホログラムの大面積化及び品質の均一化を実現する
ことができる。また、線状の露光となることにより振動
の影響もほとんど受けない。さらに、入射光束１１を全
反射する記録フィルム２の他方の面７が透明入射体３の
密着面５に沿う凸面円筒状になるため、反射光束１２は
平行光束でなく若干収束する形状になるので、入射光束
１１と反射光束１２の干渉によって形成される干渉縞
は、傾き角が若干異なる多数の干渉縞を重畳した形態に
なる。図８（ａ）は、図１と図２の配置により記録した
ホログラムの記録フィルム２の進行方向に垂直な断面と
その進行方向に平行な断面での干渉縞の形態を模式的に
示したものであり、この図から明らかなように、本発明
の方法により記録されたホログラムは、この場合、記録
フィルム２の平面の何れの方向に沿っても平行にその内
部に等間隔の干渉縞が記録されているが、記録フィルム
２の進行方向に平行な断面内での干渉縞の乱れは、記録
フィルム２の進行方向に垂直な断面内での干渉縞の乱れ
よりも大きくなっている。これは、上記した凸面円筒状
に沿って記録する効果であり、このようなホログラフィ
ックミラーは、上記の干渉縞の乱れにより、回折スペク
トルが輝線スペクトルでなくブロードなバンドスペクト
ルとなるため、赤外域の光だけ反射させるソーラーリフ
レクター等に適したものが得られる。

【００３７】なお、図１において、９は線状露光領域
を、１０は線状の入射光束１１が入射する入射面６の入
射領域を示している。このような線状の入射光束１１を
形成するには、例えば図３に示すように、細いレーザー
光１３を共焦点で配置した平凹シリンドカルレンズ１４
と平凸シリンドカルレンズ１５を通して一方向に拡大す
ればよい。

【００３８】図２に示すように、透明入射体３に対して
入射光束１１が入射領域１０から入射面６にほぼ垂直に
入射し、記録フィルム２の他方の面７で反射されるが、
この面７以外で反射が起こると、その反射光が記録フィ
ルム２内に入射して干渉縞を乱すことになる。そこで、
透明入射体３の入射面６及び密着面５以外の面に対して
は光吸収処理を施すことによって乱反射を防止する。そ
うすることで、大掛かりな遮光板を設置せずに記録フィ
ルム２の未露光部及びすでに露光が済んだ部分への光の
侵入も防止でき、干渉縞の乱れを防止することができ
る。

【００３９】記録フィルム２、透明入射体３、インデッ
クスマッチング液４の三者間の屈折率の差は温度１５〜
２５℃の範囲において、０．２好ましくは０．１以下で
あると効果的である。透明入射体３の材料としては、記
録フィルム２の主成分がポリビニルカルバゾール誘導体
の場合、Ｆ２ガラス、ポリエステル樹脂、高屈折率アリ
ル樹脂、高屈折率アクリル樹脂等が好ましく、記録フィ
ルム２の主成分がポリ酢酸ビニル誘導体の場合、ＢＫ−
７ガラス、石英ガラス等が好ましく、記録フィルム２の
主成分がポリエステルの場合、Ｆ２ガラス等が好まし
い。

【００４０】また、本発明は、図４に示すように、同様
な透明入射体３を記録フィルム２の下側に配置するよう
にしてもよい。図４においては、図１と同様、記録フィ
ルム２に接する面５が凸面円筒状になっている透明入射
体３の上にインデックスマッチング液４を介して記録フ
ィルム２が巻き付くような形になるため、透明入射体３
の上流及び下流のロール１で記録フィルム２が透明入射
体３を上から押さえるようにすれば、透明入射体３と記
録フィルム２との密着性が良く、不用な迷光が除去で
き、良品質のものが作成できる。この場合にも、透明入
射体３の光束入射面６及び密着面５以外の面に対して、
光吸収処理を施すことが好ましい。

【００４１】以上は、透明入射体３の入射面６から図３
のような光学系で形成された線状の入射光束１１を入射
させ、線状露光領域９を同時に常に照射しているが、こ
の線状露光領域９に速い速度で往復する走査ビームを照
射するようにすることもできる。そのための図３に代わ
る光学系の１例を図５に示す。この光学系においては、
レーザー光源３０から発振されたレーザー光はガルバノ
ミラー３１で偏向され、放物面鏡３２により平行移動す
る走査ビームに変換され、ミラー３３、３４を経て走査
光ビーム１１′となって透明入射体３の入射面６上の線
状入射領域１０に、図の両矢符で示したような往復移動
するビームとして入射される。したがって、記録フィル
ム２の移動方向にほぼ垂直に走査光ビーム１１′が照射
され、その入射光ビーム１１′は、記録フィルム２の他
方の面７で全反射され、入射光ビーム１１′と反射光ビ
ームとが記録フィルム２内で干渉して干渉縞を記録フィ
ルム２の横断方向に順次記録する。

【００４２】このような往復走査する光ビーム１１′を
用いるメリットとしては、図３のような光学系を用いて
線状に拡大された線状光束１１を用いる場合には、端部
での光強度が中心部でのそれより弱くなり、記録面内で
光強度の不均一が生じるのに対し、図５のような走査光
ビーム１１′を用いると、このような記録面内で光強度
の不均一が発生しない点があげられる。このような均一
露光のためには、ビーム１１′が１往復する間に記録フ
ィルム２がビーム１１′の幅の半分以下の移動しかしな
いことが必要となり、これを式で表すと、ビーム１１′
の幅をｃ、その走査速度をｓ、記録フィルム２の幅を
ｄ、その搬送速度をａとするとき、 ２ｄ／ｓ≦ｃ／２ａ の関係を満たすことが必要となる。

【００４３】ところで、以上の方法によって作製したホ
ログラフィックミラーは、干渉縞が記録フィルム膜面に
対して平行なものである。しかしながら、このようなホ
ログラフィックミラーを、例えば窓ガラスに貼って赤外
線を反射させるソーラーリフレクターとして用いると
き、干渉縞は記録フィルム膜面に対して所望の角度で斜
めに形成されている方が望ましい。図７は、平行な干渉
縞からなる体積ホログラムからの回折効率を具体的に測
定した例を示すものであるが、干渉縞に垂直（９０°）
に入射させる場合に比較して、干渉縞に斜め（６４°）
に入射させると、回折効率が低下し、かつ、回折波長が
短波長側にシフトしてしまう。このことは回折理論から
一般的に言えることであり、したがって、高回折効率
で、設計通りの波長を反射回折させるには、斜め上方か
ら太陽光が入射する窓の場合、入射光に対して干渉縞が
垂直になるように、干渉縞を記録フィルムの膜面に対し
て傾斜して記録できるようにすることが望ましい。

【００４４】図６はこのように記録フィルム２の膜面に
対して傾いた干渉縞を記録する例の図２と同様な図であ
り、図１の装置構成を用いて記録する。この例において
は、記録フィルム２の構成のみが図２の場合と異なる。
以下、図１と図６を参照にして説明する。図６は図１の
装置構成図におけるＡＡ’断面図であって、同じ番号は
同じ部分を示している。図１、図６において、透明入射
体３は上記した通りであり、記録フィルム２の透明入射
体３に密着する面と反対側には、図６に示すように、断
面が楔状の保護膜１６が設けられている。

【００４５】このような構成において、記録フィルム２
自身、保護膜１６、透明入射体３、インデックスマッチ
ング液４の屈折率はほぼ同じにしてある。その結果、入
射光束１１は、密着面５とインデックスマッチング液４
の界面、インデックスマッチング液４と記録フィルム２
との界面、記録フィルム２自身と保護膜１６との界面で
反射せずに、保護膜１６に入射し、その傾斜した他方の
面１７に入射する。ここで、入射光束１１と保護膜１６
の他方の面１７とのなす角θ₂ が小さい場合、この面１
７と空気（ｎ≒１．０）との界面で全反射して、入射光
束１１と反射光束１２とが記録フィルム２内で干渉し
て、記録フィルム２の面に対して傾いた干渉縞が生じ、
記録される。このような製造方法の場合、保護膜１６の
他方の面１７と記録フィルム２のなす角度θ₃ は、０°
以上１０°以下とすることが可能であり、したがって、
製造されるソーラーリフレクターの干渉縞の傾き角は、
記録フィルム２の面に対して０°以上１０°以下とな
る。なお、上記θ₂ が大きい場合は、保護膜１６の露出
面１７の面上にはアルミニウム等を蒸着して鏡面反射層
とするか、ホログラム反射層とすればよい。

【００４６】この場合も、図２の場合と同様、透明入射
体３の密着面５の形状は凸面の円筒状になっているた
め、インデックスマッチング液４を介在させて、記録フ
ィルム２と透明入射体３との密着性を良好ならしめ、記
録フィルム２を移送する際の記録フィルム２の動きがス
ムーズで、密着面５との接触によっても記録フィルム２
に傷が付かず、泡等の混入がなく、インデックスマッチ
ング液４の厚みを薄く均一にし、かつ、インデックスマ
ッチング液４による記録フィルム２の他方の面７等の汚
れがなく、記録フィルム２に均一に入射光束１１及び反
射光束１２を照射できるため、ムラのない良好なホログ
ラムの記録が連続的に大面積で行うことが可能となる。
また、透明入射体３の大きさは、面状露光の大きさより
小さな線状露光の大きさで済み、小さく軽く安価であ
る。また、線状の露光となることにより振動の影響もほ
とんど受けない。さらに、入射光束１１を全反射する保
護膜１６の他方の面１７が透明入射体３の密着面５に沿
う凸面円筒状になるため、反射光束１２は平行光束でな
く若干収束する形状になるので、入射光束１１と反射光
束１２の干渉によって形成される干渉縞は、傾き角が若
干異なる多数の干渉縞を重畳した形態になる。図８
（ｂ）は、図１と図６の配置により記録したホログラム
の記録フィルム２の進行方向に垂直な断面とその進行方
向に平行な断面での干渉縞の形態を模式的に示したもの
であり、この図から明らかなように、本発明の方法によ
り記録されたホログラムは、この場合は、記録フィルム
２の進行方向に沿ってはフィルム面に平行で、記録フィ
ルム２の進行方向に垂直な方向においては、記録フィル
ム２の平面に対して角度をなして、その内部に等間隔の
干渉縞が記録されているが、記録フィルム２の進行方向
に平行な断面内での干渉縞の乱れは、記録フィルム２の
進行方向に垂直な断面内での干渉縞の乱れよりも大きく
なっている。これは、上記した凸面円筒状に沿って記録
する効果であり、このようなホログラフィックミラー
は、上記の干渉縞の乱れにより、回折スペクトルが輝線
スペクトルでなくブロードなバンドスペクトルとなるた
め、赤外域の光だけ反射させるソーラーリフレクター等
に適したものが得られる。

【００４７】ところで、記録フィルム２の一面にこのよ
うな断面楔状の保護膜１６を形成する方法としては、記
録フィルム２の表面に液を膜厚分布を持たせて塗布して
乾燥させる方法、厚さに分布のある膜を貼り付ける方法
等があり、何れも用いることができる。膜厚分布を持た
せて塗布する方法にも種々のものがあるが、例えば、ス
リット幅を膜厚分布形状に合わせて変えたダイコート、
圧力をかけて供給量に膜厚分布形状に合わせた分布を持
たせるダイコート、ディップコートした後に基材を立て
て一方の側縁を下にしてその側縁側に塗布液が寄るよう
して水平に搬送させる方法、基材を立てて上部から塗布
液をかけ流して下の側縁側に塗布液が寄るようして水平
に搬送させる方法がある。何れの方法でも、条件を最適
に設定して、適切な膜厚分布を出せばよいが、重要なの
は塗布液の粘度と乾燥速度である。液の粘度は、ダイコ
ートの場合、１００ｃｐｓ以上が望ましく、乾燥はスリ
ット通過直後に熱で乾燥させる。熱風を強く当てると膜
面が乱れるので、赤外線ヒーターを併用すると効果が上
がる。

【００４８】なお、保護膜１６の面１７への光束１１の
入射角が法線から６０°以上の場合は、保護膜１６の屈
折率が１．１５であれば、保護膜１６と空気の界面で全
反射するので、記録可能である。しかし、記録フィルム
２と保護膜１６び間での全反射を防ぐために、記録フィ
ルム２の屈折率ｎ₁ と保護膜１６の屈折率ｎ₂ の関係
は、スネルの式から、ｎ₂ ／ｎ₁ ≧０．８６６を満たす
必要がある。具体的には、ポリビニルアルコールの水溶
液（鹸化度によって、屈折率が１．４９４から１．５５
７まで調節できる。）や、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレ
ン）、スチレンの溶液、ポリエステルフィルム、エチレ
ン−ビニルアセテート共重合体フィルム等を保護膜１６
とし用いることができる。

【００４９】次に、上述した図１〜図６に構成を示す装
置を使用した本発明のホログラムの記録方法について、
より具体的に例をあげて説明する。 （実施例１）図１、図２に示すように、記録フィルム２
と接する面５のみ凸曲面で、光の入射する面６及びこの
凸曲面の面５以外の面は黒色にして無反射処理を施した
ガラスブロック３に記録フィルム２（デュポン社製フィ
ルム：オムニデックス３５２、幅１フィート、長さ５０
０フィートのロールフィルム）をインデックスマッチン
グ液４（キシレン）を介して密着させた。

【００５０】次に、図３に示すように、Ａｒレーザから
発振された波長５１４ｎｍの光１３を平凹シリンドリカ
ルレンズ１４の凹面から入射させた後、平凸シリンドリ
カルレンズ１５の凸面に入射させて、スリット状の平行
光にした光１１を、θ＝３０°の角度でガラスブロック
３の面６から光強度６０〜７５ｍＷ／ｃｍ² で入射し
た。

【００５１】そして、記録フィルム２を連続的に０．５
ｃｍ／秒のスピードで供給したところ、干渉縞が記録フ
ィルム２に記録され、３７０ｎｍのピッチの干渉縞が記
録フィルム２の記録層とほぼ平行方向に幅１フィート、
長さ４５０フィートにわたって作成された。

【００５２】その後、紫外線を１分間照射し、１００℃
で１時間ベークして、波長１１１０ｎｍでの回折効率４
６％の回折格子が得られた。

【００５３】この時の回折効率の測定は、干渉縞形成後
の記録フィルムを５ｃｍ角程度の大きさに切断し、
（株）島津製作所製分光光度計（島津ダブルモノクロメ
ータ自記分光光度計ＵＶ−３６５）にセットし、１４０
０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の垂直入射光に対しての透過
率を測定し、１００％からこの透過率を引算した値が反
射率すなわち回折効率とみなして行った。

【００５４】このようにして干渉縞を形成した後、この
フィルムを長さ１００ｃｍに切断し、窓ガラスに貼った
ところ、１１１０ｎｍ付近の太陽光の赤外線を反射して
窓ガラス近傍の温度の低下が見られた。

【００５５】（実施例２）下記の組成の組成物を１，４
−ジオキサン１０ｇに溶解し、０．２５μｍの孔径の濾
過器によって濾過し、感光液を得た。

【００５６】

【化１】

【００５７】この感光液を、１００μｍ厚の内面プライ
マー処理済みのＰＥＴフィルム（帝人（株）：ＨＰ−
７）上に、ローラーコーターを使用して乾燥後膜厚が５
μｍとなるように塗布し、７０℃で４５分間乾燥した
後、ポリビニルアルコール（クラレ（株）製 ＰＶＡ２
０５ 重合度５００、鹸化度８８％）１０％水溶液をロ
ーラーコーターで塗布した。これを６０℃で１０分間乾
燥して、記録フィルム２を得た。

【００５８】次いで、図４に示すような状態で、記録フ
ィルム２は下側をポリビニルアルコールコート面、上側
をＰＥＴフィルム基材面にして、インデックスマッチン
グ液４としては、屈折率を記録フィルム２に近づけるた
めに、ブロモベンゼン（屈折率１．５６）を使用し、ポ
リエステル樹脂（屈折率１．５７）からなるブロック３
にＡｒレーザから発振された波長４８８ｎｍの光を用い
て、θ＝２７．７°の角度で、光強度２８ｍＷ／ｃｍ²
で入射させ、記録フィルム２は０．９ｃｍ／秒のスピー
ドで連続的に供給して行き、干渉縞を記録フィルム２に
記録した。

【００５９】Ａｒレーザによる露光後、紫外線放出ラン
プ（東芝（株）製 商品名：ケミカルランプ ＦＬ−２
０ＢＬ）を使用して、０．１Ｊ／ｃｍ² になるように露
光した。この時、シャープカットフィルターＬ３９を用
い、４００ｎｍ以上の可視光だけ照射した。

【００６０】露光後、記録媒体を流水浴中で１分間水洗
し、ポリビニルアルコール層を除去し、乾燥させた。

【００６１】次いで、アセトン浴中に２分間浸漬後、ヘ
プタン浴中に１分間浸漬して、記録フィルム２を取り出
した。

【００６２】こうして得られたホログラムの回折効率を
実施例１と同様にして測定したところ、９５０ｎｍ付近
の波長で７８％であった。すなわち、３０２ｎｍのピッ
チの干渉縞が記録フィルム２の記録層とほぼ平行方向に
記録された回折効率７８％の回折格子が得られた。この
値は記録フィルム２のどの部位でも±３％の範囲で均一
であった。

【００６３】なお、上記において、屈折率の値はアッベ
の屈折率計で測定したナトリウムＤ線のものである。

【００６４】（実施例３）図６において、保護膜１６は
その反射面１７の角度θ₃ をθ₃ ＝５°とした膜で、ポ
リビニルアルコール（鹸化度８８％、重合度５００）の
水溶液を下記の記録フィルム２にダイコートで塗布した
ものを用い、図１、図６に示すように、密着面５は記録
フィルム２と密着する部分が円筒状であり、光の入射す
る入射面６及びこの円筒状の面５以外の面は黒色にして
無反射処理を施してある。

【００６５】透明入射体３に記録フィルム２（デュポン
社製フィルム：オムニデックス３５２、幅１フィート、
長さ５００フィートのフィルム）を、インデックスマッ
チング液４としてキシレンを用い、これを介在させて密
着させた。

【００６６】次に、図３に示すように、Ａｒレーザから
発振された波長５１４ｎｍの光１３を平凹シリンドリカ
ルレンズ１４の凹面から入射させた後、平凸シリンドリ
カルレンズ１５の凸面に入射させて、スリット状の平行
光にした光１１を、θ₁ ＝２０°の角度でガラスブロッ
ク３の面６から光強度６０〜７５ｍＷ／ｃｍ² で入射し
た。

【００６７】そして、記録フィルム２を連続的に１ｃｍ
／ｓｅｃの速度で移送したところ、膜面に対して５°の
傾きを有する干渉縞が記録フィルム２に記録され、約４
００ｎｍのピッチの干渉縞が記録フィルム２に幅１フィ
ート、長さ４５０フィートにわたって作成された。

【００６８】その後、フュージョン社製のＦ−４５０用
のＨバルブのランプを用いて紫外線を１分間照射し、１
００℃で１時間ベークして、波長１２００ｎｍでの回折
効率５０％の回折格子が得られた。回折効率の測定は実
施例１と同様に行った。

【００６９】また、フィルムの角度を変えて５°傾けた
時に、上記の最大の回折効率が得られた。

【００７０】このような干渉縞を形成した後、このフィ
ルムを干渉縞の傾きが太陽光に垂直に近いような方向に
なるよう考慮して窓ガラス大のサイズに切断し窓ガラス
に貼ったところ、１２００ｎｍ付近の太陽光の赤外線を
反射して窓ガラス内側近傍の温度の降下が見られた。さ
らにその後、窓ガラスに貼ったフィルムを剥がすと再び
温度の上昇が見られた。

【００７１】（実施例４）実施例２と同様の組成の感光
液を用い、この感光液を、１００μｍ厚さの内面プライ
マー処理済みのＰＥＴフィルム（帝人 (株) 製 ＨＰ−
７）上に、ローラーコーターを使用して乾燥後膜厚が８
μｍとなるように塗布し、７０℃で４５分間乾燥した
後、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）の３０％イソプロ
ピルアルコール溶液をディップコーターで塗布した。膜
厚に垂直な方向で搬送して、５秒後に６０℃で１０分間
乾燥して、記録フィルム２を得た。

【００７２】次いで、実施例３と同様な方法で、Ｆ２ガ
ラス（ (株) 御幸光学工業製 屈折率１．６１９８９）
からなる透明入射体３にＡｒレーザから発振された波長
４８８ｎｍの光を用いて、θ₁ ＝１３°の角度で、光強
度２８ｍＷ／ｃｍ² で入射させ、記録フィルム２は０．
９ｃｍ／秒の速度で連続的に供給して行き、干渉縞を記
録フィルム２に記録した。

【００７３】Ａｒレーザによる露光後、紫外線放出ラン
プ（東芝 (株) 製 ケミカルランプＦＬ−２０ＢＬ）を
使用して、０．１Ｊ／ｃｍ² になるように露光した。こ
の時、シャープカットフィルターＬ３９を用い、４００
ｎｍ以上の可視光だけ照射した。

【００７４】露光後、記録媒体をイソプロピルアルコー
ル浴中で１分間水洗し、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレ
ン）層を除去し乾燥させた。

【００７５】次いで、アセトン浴中に２分間浸漬後、ヘ
プタン浴中に１分間浸漬して、干渉縞記録された記録フ
ィルム２を取り出した。

【００７６】こうして得られたホログラムの回折効率
は、実施例１と同様にして測定したところ、現像後の収
縮により、９５０ｎｍ付近の波長で７８％であった。す
なわち、約２９８ｎｍのピッチの干渉縞が記録フィルム
２の記録層と８°の傾きで記録された回折効率７８％の
回折格子が得られた。この値は記録フィルム２のどの部
位でも±３％の範囲で均一であった。

【００７７】なお、上記において、屈折率の値はアッベ
の屈折率計で測定したナトリウムＤ線のものである。

【００７８】以上の実施例に記載されたホログラム記録
方法は本発明の一例であって、本発明はこれら実施例だ
けに限定されるものではない。

【００７９】干渉縞を斜めに記録する本発明の方法にお
いては、記録フィルムは移送されてもよく、移送されな
くてもよいことは明らかである。また、移送は連続的で
あっても、また間歇的であってもよいことは明らかであ
る。さらに、露光も連続的、間歇的の何れであってもよ
いことは明らかである。

【００８０】本発明の主旨の範囲で様々な実施態様を行
うことができ、それらも本発明に含まれることは言うま
でもない。

【００８１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のホログラム記録方法及び記録されたホログラムによれ
ば、記録フィルムの一方の面側に透明体を配置し、この
透明体の密着面とフィルムとの間にインデックスマッチ
ング液を満たして、インデックスマッチング液を介して
透明体に記録フィルムを密着させ、前記透明体の密着面
以外の面に対して光束を入射させ、前記密着面を経て記
録フィルムに到達した入射光束と記録フィルムの反対側
の面と空気との境界面で反射した光束とを記録フィルム
内で干渉させて干渉縞を記録するので、記録フィルム面
に対して小さい角度でも効率良い露光を行うことがで
き、さらに、入射光束の記録フィルム面に対する入射角
度を変化させることによって記録する干渉縞のピッチを
種々選択できる。

【００８２】さらに、長尺の記録フィルムを移送して、
線状の光束で露光することにより、大面積でかつムラの
ない高品質のホログラムを容易に製造することが可能と
なり、歩留りが良く量産に向いた製造方法を提供するこ
とができる。

【００８３】また、透明体の記録フィルムに密着する面
を記録フィルム搬送方向にのみ凸に湾曲した曲面にし、
かつ、この密着面とフィルムとの間にインデックスマッ
チング液を満たして、インデックスマッチング液を介し
て透明体に記録フィルムを密着させるようにしたため、
記録フィルムと透明体との密着性が良くなり、記録フィ
ルムを移送する際の記録フィルムの動きがスムーズで、
密着面との接触によっても記録フィルムに傷が付かず、
泡等の混入がなく、インデックスマッチング液の厚みを
薄く均一にし、かつ、インデックスマッチング液による
記録フィルムの他方の面等の汚れがなく、記録フィルム
に均一に入射光束及び反射光束を照射できるため、ムラ
のない良好なホログラムの記録を連続的に大面積で行う
ことが可能となる。さらに、この密着面の形状により、
記録フィルムに形成される干渉縞は、傾き角が若干異な
る多数の干渉縞を重畳した形態になるため、記録フィル
ムに記録されたホログラフィックミラーは、回折スペク
トルが輝線スペクトルでなくブロードなバンドスペクト
ルとなるため、赤外域の光だけ反射させるソーラーリフ
レクター等に適したものが得られる。

【００８４】さらに、記録フィルムの透明体と密着しな
い側の面に、記録フィルム搬送方向と垂直方向に膜厚分
布を有する層を形成し、この層の表面で入射光束を反射
させるようにすることにより、記録フィルム面に対して
傾いた干渉縞を形成することができ、ソーラーリフレク
ター等の製造に適した方法となる。

【００８５】また、透明体の光束入射面及び記録フィル
ムと接触する面以外の面に光吸収処理を施すことによ
り、乱反射を防ぎ、干渉縞の乱れを少なくすると同時
に、記録フィルムの露光部以外の部分には光が当たらぬ
ようになり、大掛かりな遮光板を設置しなくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホログラムの記録方法を実施するため
の配置の１形態を示す図である。

【図２】透明入射体の記録フィルム移動方向に垂直な断
面を示す図である。

【図３】線状光束を形成するための光学系の１例を示す
図である。

【図４】別の形態を示す図である。

【図５】走査光ビームを形成するための光学系の１例を
示す図である。

【図６】傾いた干渉縞を記録するための形態を示す図２
と同様な断面図である。

【図７】体積ホログラムからの回折効率の測定例を示す
図である。

【図８】本発明の方法により記録されたホログラムの干
渉縞の形態を模式的に示す図である。

【図９】従来のホログラム記録方法を説明するための図
である。

【図１０】従来のもう１つのホログラム記録方法を説明
するための図である。

【符号の説明】

１…ロール列 ２…記録フィルム ３…透明入射体 ４…インデックスマッチング液 ５…透明入射体の密着面 ６…透明入射体の入射面 ７…記録フィルムの他方の面 ８…供給ノズル ９…線状露光領域 １０…入射領域 １１…入射光束 １１′…走査光ビーム １２…反射光束 １３…レーザー光 １４…平凹シリンドカルレンズ １５…平凸シリンドカルレンズ １６…保護膜 １７…保護膜の他方の面 ３０…レーザー光源 ３１…ガルバノミラー ３２…放物面鏡 ３３、３４…ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−188478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−154079（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−329585（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−219781（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03H 1/04

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的に供給される記録フィルムに光の
   干渉によりホログラムを記録する方法において、記録フ
   ィルムの一方の面側に透明体を配置し、この透明体の記
   録フィルムに密着する面を記録フィルム搬送方向にのみ
   凸に湾曲した曲面にして、かつ、この密着面とフィルム
   との間にインデックスマッチング液を満たして、該イン
   デックスマッチング液を介して透明体に記録フィルムを
   密着させ、前記透明体の密着面以外の面に対して光束を
   入射させ、前記密着面を経て記録フィルムに到達した入
   射光束と記録フィルムの反対側の面と空気との境界面で
   反射した光束とを記録フィルム内で干渉させて干渉縞を
   記録することを特徴とするホログラムの記録方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記透明
   体の密着面以外の面に対して入射される光束が、前記記
   録フィルム搬送方向に交差する方向に往復走査される光
   ビームからなり、前記密着面を経て記録フィルムに到達
   した走査光ビームと記録フィルムの反対側の面と空気と
   の境界面で反射した光ビームとを記録フィルム内で干渉
   させて干渉縞を記録することを特徴とするホログラムの
   記録方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、記録フィ
   ルムの透明体と密着しない側の面に、記録フィルム搬送
   方向と垂直方向に膜厚分布を有する層を形成し、この層
   の表面で入射光束を反射させることを特徴とするホログ
   ラムの記録方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１項記載の方法
   において、透明体の光束入射面及び記録フィルムと接触
   する面以外の面に光吸収性の加工処理を施し、また、記
   録フィルムの照射部分以外には光が当たらぬように遮光
   したことを特徴とするホログラムの記録方法。
5. 【請求項５】 請求項１から３の何れか１項記載の方法
   において、前記透明体は、記録フィルムとの屈折率の差
   が１５〜２５℃の範囲で０．２以下を有する材料からな
   ることを特徴とするホログラムの記録方法。
6. 【請求項６】 請求項５の方法において、記録フィルム
   の主成分がポリビニルカルバゾール誘導体であり、前記
   透明体がＦ２ガラス、ポリエステル樹脂、高屈折率アリ
   ル樹脂又は高屈折率アクリル樹脂からなることを特徴と
   するホログラムの記録方法。
7. 【請求項７】 請求項５の方法において、記録フィルム
   の主成分がポリ酢酸ビニル誘導体であり、前記透明体が
   ＢＫ−７ガラス又は石英ガラスからなることを特徴とす
   るホログラムの記録方法。
8. 【請求項８】 請求項５の方法において、記録フィルム
   の主成分がポリエステルであり、前記透明体がＦ２ガラ
   スからなることを特徴とするホログラムの記録方法。
9. 【請求項９】 請求項１から３の何れか１項記載の方法
   において、前記透明体への入射光束がこの透明体の入射
   面に対して９０±１０度の角度で入射することを特徴と
   するホログラムの記録方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、前記密着面の曲率半径が１０ｍｍ以上１０
    ０ｍｍ以下であることを特徴とするホログラムの記録方
    法。
11. 【請求項１１】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、前記密着面に記録フィルムが接触を開始す
    るときの透明入射体側面と記録フィルムのなす角度、及
    び、前記密着面から記録フィルムが接触を終了するとき
    の透明入射体側面と記録フィルムのなす角度が、何れも
    ５度以上４５度以下の範囲にあることを特徴とするホロ
    グラムの記録方法。
12. 【請求項１２】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、前記入射光束の記録フィルム搬送方向の太
    さが、最大強度の１３．５％までの太さでみるとき、３
    ｍｍ以下であることを特徴とするホログラムの記録方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、記録フィルムに１０〜５０ｋｇ／ｍのテン
    ションがかけられ、記録フィルムと前記密着面の間のイ
    ンデックスマッチング液の厚さが５００μｍ以下である
    ことを特徴とするホログラムの記録方法。
14. 【請求項１４】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、前記透明体が記録フィルムの上側に配置さ
    れていることを特徴とするホログラムの記録方法。
15. 【請求項１５】 請求項１から３の何れか１項記載の方
    法において、前記透明体が記録フィルムの下側に配置さ
    れていることを特徴とするホログラムの記録方法。
16. 【請求項１６】 請求項３記載の方法において、前記の
    膜厚分布を有する層の膜厚が次第に厚くなる分布である
    ことを特徴とするホログラムの記録方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の方法において、前記
    の膜厚分布を有する層の表面と記録フィルム表面とのな
    す角度が０度より大きく１０度以下であることを特徴と
    するホログラムの記録方法。
18. 【請求項１８】 請求項３記載の方法において、記録フ
    ィルムに記録される干渉縞がフィルム表面に対して０度
    より大きく１０度以下の角度傾いていることを特徴とす
    るホログラムの記録方法。
19. 【請求項１９】 記録フィルムの平面の少なくとも一方
    向に沿って平行にその内部に等間隔の干渉縞が記録され
    てなるホログラムにおいて、その方向の断面内での干渉
    縞の乱れがその方向に直角な方向の断面内での干渉縞の
    乱れよりも大きくなるように記録されていることを特徴
    とするホログラム。
20. 【請求項２０】 前記の直角な方向の断面内での干渉縞
    が記録フィルムの平面に対して角度をなしていることを
    特徴とする請求項１８記載のホログラム。