JP3651808B2

JP3651808B2 - Method for producing color Lippmann hologram

Info

Publication number: JP3651808B2
Application number: JP30789193A
Authority: JP
Inventors: 良幸宮地
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JPH07160183A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カラーリップマンホログラム、特にヘッドアップティスプレイとして有用なカラーリップマンホログラム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ホログラムは、装飾用、偽造防止用、光学素子用等に広く利用されるようになってきており、特に最近では波長選択性に優れ、立体感も優れる体積位相型（リップマン型）のホログラムが注目されている。
【０００３】
例えば、ホログラムコンバイナーはこのような光学素子の一例であるが、その機能は半透過性結像素子と言うことができる。このようなホログラムコンバイナーに代表される光学素子としては、ヘッドアップディスプレー用のコンバイナーが挙げられ、例えば、自動車用途として合わせガラス形態で用いられている。
【０００４】
しかしながら、この種の用途に使用されているホログラムは、通常、単一波長で記録されるものであり、再生波長が一色に限定されてしまうという問題のほか、外観色が目立ち、運転席の前面ガラスに取り付けるものとしては問題を有している。
【０００５】
一方、光重合性フイルムからなるカラーホログラムをこの種の用途に使用し、再生波長を多色化する要望がある。再生像をカラー化するには、原理的には３原色に相当するレーザー光を用いてホログラムを記録すればよいが、光重合性フイルムに含まれる各色素の励起効率が異なるために、赤、緑、青の３原色をそれぞれ所望する回折効率にコントロールし、所望の色調を得ることは困難である。
【０００６】
例えば、３原色に相当するレーザー光を、それぞれ時間をずらし、非同軸で照射してホログラムを記録すると、３原色における最初のレーザー露光によりモノマー等の感材成分が移動し、所謂「色ずれ」が必ず生じ、所望の色調を得ることは困難であるという問題がある。また、このようにして記録されたカラーリップマンホログラムは、単一波長で記録されるものと同様に外観色が目立ち、ヘッドアップディスプレー用のコンバイナーとしては問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、所望の色調に制御されたカラーリップマンホログラムであって、特にヘッドアップティスプレイ用として、外観色の低減されたカラーリップマンホログラム及びその製造方法の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーリップマンホログラムの製造方法は、バインダー、エチレン系不飽和モノマー、および赤、青、緑の３原色色素からなる光開始剤系とからなる単層の光重合性フイルムに赤、緑、青の３原色のホログラム記録を行ない、カラーリップマンホログラムを製造するにあたり、該光重合性フイルムにおける各色の露光量と回折効率との関係をそれぞれグラフ化しておき、表示したい色調に応じて前記各グラフより各色の必要露光量を導出し、該各色の露光量に応じて、３原色それぞれのレーザー光を同軸でかつ照射開始時を同一として光重合性フイルムに照射してホログラム記録をすることを特徴とする。
【００１０】
また、上記のカラーリップマンホログラムの製造方法において、各色のホログラム記録が、３原色それぞれのレーザー光における露光時間を同一とすると共に、各色の必要とする露光量になるようにそれぞれの露光強度を調節することにより行なわれることを特徴とする。
【００１１】
更に、上記のカラーリップマンホログラムの製造方法において、各色のホログラム記録が、各色のレーザー露光強度を固定すると共に、各色の必要とする露光量になるようにそれぞれの露光時間を調節することにより行なわれることを特徴とする。
【００１２】
更に、上記のカラーリップマンホログラムが、ヘッドアップティスプレイ用であることを特徴とする。
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
光重合性フイルムは実質的に固体であるが、レーザー光（コヒーレント光）に露光されると、モノマーは重合してフイルムの非露光領域とは異なる反射率及びレオロジー特性を有する分子量の高いポリマーを生成する。フイルムは実質的には固体であるが、成分は均一露光されるか、又は熱処理されて定着されるまで、レーザー光による露光前、露光中、または露光後に相互拡散する。光重合性フイルムは、膜厚が１〜１００μｍの光重合性フイルムであり、成分としては、バインダー、エチレン系不飽和モノマー、光開始剤として６００ｎｍ〜６８０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用赤色色素、４００ｎｍ〜４９０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用青色色素、５００ｎｍ〜５７０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用緑色色素、及び必要に応じて可塑剤等からなる。
【００１４】
バインダーは、露光前はモノマー及び各色素のためのマトリックスとしての機能を有し、基本線の屈折率を与え、また、露光後は反射ホログラムを形成するのに必要な物理的及び屈折率特性に寄与する。屈折率の他に、凝集性、柔軟性、混和性及び引っ張り強度に優れるものであり、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、またこれらのポリマーのセグメントを主要部として含むインターポリマー及びこれらの混合物である。
【００１５】
また、エチレン系不飽和モノマーとしては、固体のエチレン系不飽和のカルバゾールモノマーと、付加重合することができる１００℃以上の沸点を有する液体のエチレン系不飽和化合物との混合物が例示される。固体のエチレン系不飽和のカルバゾールモノマーとしては、例えばＮ−ビニルカルバゾールが例示され、また、液体のエチレン系不飽和化合物としては、例えば２−フェノキシエチルアクリレート、フェノールエトキシ化されたモノアクリレート、エトキシ化されたビスフェノールＡジアクリレート、またはこれらの混合物が例示される。
【００１６】
また、光開始剤として、赤、青、緑の３原色色素が添加されるが、６００ｎｍ〜６８０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用赤色色素としては、キサンチン系色素、オキサジン系色素、また、４００ｎｍ〜４９０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用青色色素としては、オキサゾール・オキサジアゾール系色素、スチルベン系色素、キノロン系色素、クマリン系色素、５００ｎｍ〜５７０ｎｍに吸収域を有するレーザー光用緑色色素としては、クマリン系色素、キサンチン系色素が挙げられる。具体的には「特殊機能色素」−技術と市場−、９２頁〜１０３頁、１９８６年７月２５日、シーエムシー（株）発行に記載されているものが挙げられる。
【００１７】
また、光重合性フイルムには、接着性、柔軟性、硬度等の機械的性質を与えるために、必要に応じて可塑剤を含有させることができ、例えばトリエチレングリコールジカプリレート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート等が挙げられる。その他、任意成分として光学増白剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、水素供与体、接着改変剤、被覆助剤、剥離剤等が添加される。
【００１８】
フォトポリマー組成物における各成分の割合は、バインダー：２５重量％〜９０重量％、好ましくは４５重量％〜７５重量％、モノマー：５重量％〜６０重量％、好ましくは１５重量％〜５０重量％、可塑剤：０〜２５重量％、好ましくは０〜１５重量％、光開始剤系：０．１重量％〜１０重量％、好ましくは１〜７重量％、任意成分：０〜５重量％、好ましくは１重量％〜４重量％である。
【００１９】
フォトポリマー組成物は、ポリエチレンテレフタレートフイルム、ポリメチルメタクリレートフイルム、ポリカーボネートフイルム、セルロートトリアセテートフイルム等の透明基体上に塗布して光重合性フイルムとされるか、またはフイルム状に成形した後、透明基体上に積層される。光重合性フイルム表面には、一次的な保護層としてポリエチレンまたはポリプロピレンフイルム、ポリエチレンテレフタレートフイルム等が積層される。このような光重合性フイルムは、例えばデュポン社から商品名ＨＲＦ７０５、ＨＲＦ３５２として市販されているものを使用することができる。
【００２０】
カラーリップマンホログラムを作製するための光学系は、図１に示すように、赤色レーザー１０、青色レーザー１１、緑色レーザー１２から発振されたそれぞれのレーザー光を同軸とし、かつ照射開始時を同一としてその混合光をハーフミラー２１で２分し、次いで、それぞれのレーザー光をレンズ２２、２３で１点からでる発散光に変え、光重合性フイルム３の両側からこれら２つの発散光を入射させ、リップマンホログラムとして干渉させるものである。
【００２１】
次に、本発明のカラーリップマンホログラム及びその製造方法について説明する。
【００２２】
上述したように、光重合性フイルムにおける感光成分は、均一露光されるか、又は熱処理されて定着されるまで、レーザー光による露光前、露光中、または露光後に相互拡散するが、本発明は、３原色それぞれのレーザー光を同軸でかつ照射開始時を同一として光重合性フイルムに照射してホログラム記録するものであり、各色が露光量に応じた記録がなされることを見出したことに基づいている。
また、各レーザー光の露光量を、光重合性フイルムにおける各色のそれぞれの露光感度に応じて調節しておくと、光重合性フイルムにおける各色の励起効率が相違するとしても、表示したい色調に各色のそれぞれの回折効率が調節されることを見出したことに基づく。
【００２３】
各レーザー光の露光量を、光重合性フイルムにおける各色のそれぞれの露光感度に応じて調節するには、光重合性フイルムに、記録したい波長の光をそれぞれ単色光で露光し、露光量（ｍＪ）と回折効率（％）の関係をグラフ化しておく。そして、記録するにあたっては、上記３グラフから、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの所望の回折効率に対応するに露光量を導き出し、その導出された各露光量に応じて、各レーザー光の露光強度と照射時間をそれぞれ調節して照射すればよい。
【００２４】
各レーザー光の露光強度及び照射時間を調節する方法としては、
（１）感度の低い赤色色素における露光時間に、他の青、緑の各レーザーの照射時間を合わせて同一時間とすると共に、他の青、緑が必要な露光量となるように各レーザーの出力を低下させるか、または、ＮＤフィルター、または可変ビームスプリッターを使用して露光強度を調節して照射する、
（２）赤、青、緑の各色のレーザー出力を、それらのレーザー出力装置が有する固有の出力に固定すると共に、赤、青、緑各色を所望の露光量となるようにそれぞれ露光時間を調節して照射する方法がある。
【００２５】
上記の（１）の方法は、照射開始時と照射時間を同一とするため、感光成分の拡散による影響が少なく、各色の回折効率を所望のものに最も調節できる方法である。
【００２６】
また、レーザー出力は、赤色レーザー（６４７ｎｍ）においては０．０１Ｗ〜２Ｗ、また青色レーザー（４８８ｎｍ）においては０．０１Ｗ〜７Ｗ、また緑色レーザー（５１４ｎｍ）においては０．０１Ｗ〜７Ｗと一定の制約がある。そのため、（２）の方法は、光重合性フイルムにおける各色の感度が低すぎてレーザー出力を調整できない場合や、また希望する色調とするために、各色の回折効率を大きく相違させる必要がある場合に適用される。この場合には、各レーザーの照射開始時を同一とし、照射時間を各色で相違させるものであり、希望する色調を多様化できるという利点がある。
【００２８】
このようにして記録された、カラーリップマンホログラムは、図２に示すようにしてホログラム像が再生される。即ち、撮影の際の一方の発散点近傍に設置した表示体２５から出た光を反射方向に回折し、その回折像をあたかも撮影の際の他方の発散点近傍に設置された表示体の像２５’から出たように行うものであり、その結像倍率及び像位置は、撮影時の発散点と記録材料との相対距離Ｌ，Ｌ’によって決まり、しかも、記録の際の波長またはそれと特定の関係がある波長の光しか回折せず、他の波長の光は透過するので、像を重畳または合成できるものである。
【００２９】
本発明のカラーリップマンホログラムは、各色の記録が、同軸で行なわれるために、ホログラム再生にあたっては、各色は加色混合され、外観色の低減したホログラムとできる。
【００３０】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、所望の回折光波長を所望する回折効率にてホログラムに記録できるため、カラーホログラム記録やカラーホログラム複製における３色同時記録が可能であり、また、外観色が低減されるので、ヘッドアップティスプレイ用として有用である。
【００３１】
【実施例１】
（各色の露光感度の測定）
光重合性フイルム（デュポン社製「ＨＲＦ７０５」、ポリエチレンテレフタレート透明フイルム（膜厚５０μｍ）上に、膜厚２０μｍの光重合性フイルムが積層され、保護膜としてポリエチレンテレフタレートフイルム（膜厚２３μｍ）が積層）の保護膜を剥離した後、図１に示すカラーリップマンホログラム光学系に配置した。
【００３２】
まず、赤色レーザー（クリプトンレーザー）により、波長６４７ｎｍ、露光強度１．４０ｍｗにて、記録角度を０°と０°とし、５ｍＪ／ｃｍ²の露光量となるように照射した後、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。
【００３３】
得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、回折角度０°で、回折効率は１０％であった。
【００３４】
光重合性フイルムを未記録のものにかえ、また露光量をそれぞれ１０ｍＪ／ｃｍ²、１５ｍＪ／ｃｍ²、２０ｍＪ／ｃｍ²、３０ｍＪ／ｃｍ²、４０ｍＪ／ｃｍ²、５０ｍＪ／ｃｍ²、６０ｍＪ／ｃｍ²、７０ｍＪ／ｃｍ²、８０ｍＪ／ｃｍ²、１００ｍＪ／ｃｍ²とした以外は同様にしてそれぞれホログラムを作製し、それぞれ回折効率を測定した。得られたそれぞれの露光量に対する回折効率の関係を図３に示す。
【００３５】
次に、光重合性フイルムを未記録のものに変え、緑色レーザー（アルゴンレーザー）により、波長５１４ｎｍ、露光強度２．６０ｍｗにて、同様に５ｍＪ／ｃｍ²の露光量となるように照射した後、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、回折角度０°で回折効率は２０％であった。
【００３６】
光重合性フイルムを未記録のものにかえ、また露光量をそれぞれ１０ｍＪ／ｃｍ²、１５ｍＪ／ｃｍ²、２０ｍＪ／ｃｍ²、３０ｍＪ／ｃｍ²、４０ｍＪ／ｃｍ²、５０ｍＪ／ｃｍ²とした以外は同様にしてそれぞれホログラムを作製し、それぞれ回折効率を測定した。得られたそれぞれの露光量に対する回折効率の関係を図４に示す。
【００３７】
また、光重合性フイルムを未記録のものに変え、青色レーザー（アルゴンレーザー）により、波長４８８ｎｍ、露光強度１．８０ｍｗにて、同様に５ｍＪ／ｃｍ²の露光量となるように照射した後、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、回折角度０°で回折効率は３０％であった。
【００３８】
光重合性フイルムを未記録のものに変え、また露光量をそれぞれ１０ｍＪ／ｃｍ²、１５ｍＪ／ｃｍ²、２０ｍＪ／ｃｍ²、３０ｍＪ／ｃｍ²、４０ｍＪ／ｃｍ²とした以外は同様にしてそれぞれホログラムを作製し、それぞれ回折効率を測定した。得られたそれぞれの露光量に対する回折効率の関係を図５に示す。
【００３９】
（カラーリップマンホログラムの作製）
赤色回折効率が４０％、緑色回折効率が６０％、青色回折効率が４０％のカラーリップマンホログラムの作製を試みた。
【００４０】
図３から赤色回折効率が４０％のものとするには４０ｍＪ／ｃｍ²、図４から緑色回折効率が６０％のものとするには２０ｍＪ／ｃｍ²、図５からは、青色回折効率が４０％のものとするには７ｍＪ／ｃｍ²の露光量が必要であることがわかる。
【００４１】
赤色レーザー１０の出力を１．４０ｍＷとする場合、露光量を４０ｍＪ／ｃｍ²とするためには露光時間は約２８秒必要である。次に、この感度の低い赤色に合わせて露光時間（２８秒）を固定し、緑色レーザー１１による露光強度を、ＮＤフィルターを使用して０．７１ｍＷに調整し、露光量が２０ｍＪ／ｃｍ²となるように調整する。また、同様に青色レーザー１２による露光強度を、ＮＤフィルターを使用して０．２５ｍＷに調整し、露光量が７ｍＪ／ｃｍ²となるように調整した。
【００４２】
そして、これにもとづき、図１に示す光学系において、未記録の光重合性フイルムに、赤色レーザー１０による露光強度を１．４０ｍＷとし、露光時間は約２８秒、緑色レーザー１１による露光強度を、ＮＤフィルターを使用して０．７１ｍＷに調整し、露光時間は約２８秒、また、同様に青色レーザー１２による露光強度を、ＮＤフィルターを使用して０．２５ｍＷに調整し、露光時間は約２８秒とし、各レーザーを同時に、かつ同軸で同一時間（２８秒）照射した後、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。図６に、各色レーザーの照射タイミングを示す。
【００４３】
得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、赤色の回折効率は４０％、緑色の回折効率は６３％、青色の回折効率は４０％であり、所望する回折効率のカラーリップマンホログラムが得られた。
【００４４】
また、このカラーリップマンホログラムを、自動車用途として合わせガラス形態でヘッドアップティスプレイ用としたところ、外観色は殆ど確認されなかった。
【００４５】
【実施例２】
実施例１において、赤色レーザー１０の出力を１．４０ｍＷとする場合、露光量を４０ｍＪ／ｃｍ²とするためには露光時間は約２８秒必要である。次に、緑色レーザー１１として露光強度が１．００ｍＷのものを使用し、露光量が２０ｍＪ／ｃｍ²となるように露光時間を２０秒とする。また、同様に青色レーザー１２として露光強度が０．５ｍＷのものを使用し、露光量が７ｍＪ／ｃｍ²となるように露光時間を１４秒とする。
【００４６】
そして、これにもとづき、図１に示す光学系において、未記録の光重合性フイルムに、赤色レーザー１０による露光強度を１．４０ｍＷとし、露光時間は約２８秒、緑色レーザー１１による露光強度を１．００ｍＷとし、露光時間を約２０秒、また、同様に青色レーザー１２による露光強度を０．５ｍＷとし、露光時間を約１４秒、同軸で同時に記録角度を４５°とし照射した後、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。図７に、各色レーザーの照射タイミングを示す。
【００４７】
得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、赤色の回折効率は３５％、緑色の回折効率は６３％、青色の回折効率は４５％であり、所望する回折効率に近いカラーリップマンホログラムが得られた。
【００４８】
また、このカラーリップマンホログラムを、自動車用途として合わせガラス形態でヘッドアップティスプレイ用としたところ、外観色は殆ど確認されなかった。
【００４９】
【比較例】
実施例１における各色のレーザーの露光強度、露光時間を同一とするが、赤色レーザーによる記録角度を４５°と４５°、緑色レーザーによる記録角度を４５°と６２°、青色レーザーによる記録角度を３０°と５４°とし、照射開始時を相違させ、まず、赤色レーザーにより２８秒照射し、照射後に照射角度を上述のように変更した後、緑色レーザーにより２８秒照射し、その照射後に照射角度を上述のように変更した後、青色レーザーにより２８秒照射した。ついで、高圧水銀灯を用いて１００ｍＪ／ｃｍ²紫外線を照射し、更に１２０℃で１２０分間加熱処理し、反射型のホログラムを作製した。図８に、各色レーザーの照射タイミングを示す。
【００５０】
得られた、ホログラムの光学特性を透過型分光器で測定したところ、赤色の回折効率は５５％、緑色の回折効率は３０％、青色の回折効率は１０％であり、上記の実施例のものに比して、所望する回折効率からは悪いことがわかる。尚、上記ではＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの記録角度を相違させたが、記録角度を同一としても同一結果が得られた。
【００５１】
また、自動車用途として合わせガラス形態でヘッドアップティスプレイ用としたところ、最初に照射した赤色光に反応が支配され、外観色の観察されるものであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーリップマンホログラムの作製方法を示す概略図である。
【図２】本発明のカラーリップマンホログラムの再生方法を示す概略図である。
【図３】実施例１で使用した光重合性フイルムにおける、赤色レーザーの露光量と得られる回折効率との関係を示す図である。
【図４】実施例１で使用した光重合性フイルムにおける、青色レーザーの露光量と得られる回折効率との関係を示す図である。
【図５】実施例１で使用した光重合性フイルムにおける、緑色レーザーの露光量と得られる回折効率との関係を示す図である。
【図６】実施例１におけるカラーリップマンホログラムの製造において、各色レーザーの照射タイミングの説明図である。
【図７】実施例２におけるカラーリップマンホログラムの製造において、各色レーザーの照射タイミングの説明図である。
【図８】比較例におけるカラーリップマンホログラムの製造において、各色レーザーの照射タイミングの説明図である。
【符号の説明】
図中、３は光重合性フイルム、１０は赤色レーザー、１１は青色レーザー、１２は緑色レーザー、２１はハーフミラー、２２、２３はレンズ、２５、２５′は像である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a color Lippmann hologram, particularly a color Lippmann hologram useful as a head-up display and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, holograms have been widely used for decoration, anti-counterfeiting, optical elements, etc., and particularly recently, volume phase type (Lippmann type) holograms with excellent wavelength selectivity and excellent stereoscopic effect. Is attracting attention.
[0003]
For example, a hologram combiner is an example of such an optical element, but its function can be said to be a semi-transmissive imaging element. An optical element typified by such a hologram combiner includes a head-up display combiner, and is used in the form of laminated glass for automotive applications, for example.
[0004]
However, holograms used for this type of application are usually recorded with a single wavelength, and the reproduction wavelength is limited to one color. There is a problem with attaching to glass.
[0005]
On the other hand, there is a demand to use a color hologram made of a photopolymerizable film for this type of application and to increase the reproduction wavelength. In order to colorize the reproduced image, in principle, a hologram may be recorded using laser beams corresponding to the three primary colors. However, since the excitation efficiency of each dye contained in the photopolymerizable film is different, red, It is difficult to obtain the desired color tone by controlling the three primary colors of green and blue to the desired diffraction efficiency.
[0006]
For example, when a hologram is recorded by irradiating laser beams corresponding to three primary colors with different time and non-coaxially, a photosensitive material component such as a monomer is moved by the first laser exposure in the three primary colors, so-called “color shift”. There is a problem that it is difficult to obtain a desired color tone. In addition, the color Lippmann hologram recorded in this way has a noticeable appearance color similar to that recorded at a single wavelength, and has a problem as a combiner for head-up display.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a color Lippmann hologram controlled to a desired color tone, particularly for a head-up display, and a color Lippmann hologram having a reduced appearance color and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a color Lippmann hologram according to the present invention comprises a single layer photopolymerizable film comprising a binder, an ethylenically unsaturated monomer, and a photoinitiator system comprising three primary colors of red, blue and green. In producing a color Lippmann hologram by recording holograms of the three primary colors of blue, the relationship between the exposure amount of each color and the diffraction efficiency in the photopolymerizable film is graphed, and the above-mentioned is displayed according to the color tone to be displayed. The required exposure amount of each color is derived from each graph, and the hologram recording is performed by irradiating the photopolymerizable film with the laser light of each of the three primary colors coaxially and at the same start of irradiation according to the exposure amount of each color. It is characterized by.
[0010]
In the above-described color Lippmann hologram manufacturing method, the hologram recording of each color is adjusted to have the same exposure time for the laser light of each of the three primary colors, and to adjust the exposure intensity so that the exposure amount required for each color is obtained. It is performed by doing.
[0011]
Further, in the above-described color Lippmann hologram manufacturing method, hologram recording of each color is performed by fixing the laser exposure intensity of each color and adjusting the exposure time so that the exposure amount required for each color is obtained. It is characterized by that.
[0012]
Further, the color Lippmann hologram is for head-up display.
[0013]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The photopolymerizable film is substantially solid, but when exposed to laser light (coherent light), the monomer polymerizes to yield a high molecular weight polymer that has different reflectance and rheological properties than the unexposed areas of the film. Generate. The film is substantially solid, but the components are interdiffused before, during, or after exposure to laser light until they are uniformly exposed or heat treated and fixed. The photopolymerizable film is a photopolymerizable film having a film thickness of 1 to 100 μm. As components, a binder, an ethylenically unsaturated monomer, a red dye for laser light having an absorption region at 600 nm to 680 nm as a photoinitiator, It consists of a blue dye for laser light having an absorption region at 400 nm to 490 nm, a green dye for laser light having an absorption region at 500 nm to 570 nm, and a plasticizer as necessary.
[0014]
The binder functions as a matrix for the monomer and each dye prior to exposure, gives the refractive index of the baseline, and provides physical and refractive index characteristics necessary to form a reflection hologram after exposure. Contribute. In addition to refractive index, it has excellent cohesiveness, flexibility, miscibility and tensile strength. Interpolymers containing polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyvinyl formal, and segments of these polymers as the main part, and these It is a mixture of
[0015]
Examples of the ethylenically unsaturated monomer include a mixture of a solid ethylenically unsaturated carbazole monomer and a liquid ethylenically unsaturated compound having a boiling point of 100 ° C. or higher that can undergo addition polymerization. Examples of the solid ethylenically unsaturated carbazole monomer include N-vinylcarbazole, and examples of the liquid ethylenically unsaturated compound include 2-phenoxyethyl acrylate, phenol ethoxylated monoacrylate, ethoxylated Bisphenol A diacrylate, or a mixture thereof.
[0016]
As the photoinitiator, red, blue, and green primary color pigments are added. As red pigments for laser light having an absorption region at 600 nm to 680 nm, xanthine pigments, oxazine pigments, and 400 nm to As a blue dye for laser light having an absorption region at 490 nm, an oxazole / oxadiazole dye, a stilbene dye, a quinolone dye, a coumarin dye, and a green dye for laser light having an absorption region at 500 nm to 570 nm, Examples thereof include coumarin dyes and xanthine dyes. Specific examples thereof include those described in “Special Function Dye” —Technology and Market, pages 92 to 103, July 25, 1986, issued by CMC Co., Ltd.
[0017]
In addition, the photopolymerizable film may contain a plasticizer as necessary in order to give mechanical properties such as adhesiveness, flexibility, and hardness. For example, triethylene glycol dicaprylate, tetraethylene glycol And diheptanoate. In addition, optical brighteners, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, hydrogen donors, adhesion modifiers, coating aids, release agents and the like are added as optional components.
[0018]
The proportion of each component in the photopolymer composition is as follows: binder: 25 wt% to 90 wt%, preferably 45 wt% to 75 wt%, monomer: 5 wt% to 60 wt%, preferably 15 wt% to 50 wt%. , Plasticizer: 0 to 25 wt%, preferably 0 to 15 wt%, photoinitiator system: 0.1 wt% to 10 wt%, preferably 1 to 7 wt%, optional components: 0 to 5 wt%, Preferably, it is 1 to 4% by weight.
[0019]
The photopolymer composition is coated on a transparent substrate such as polyethylene terephthalate film, polymethyl methacrylate film, polycarbonate film, cellulose triacetate film or the like to form a photopolymerizable film, or after being formed into a film shape, Laminated on top. On the surface of the photopolymerizable film, a polyethylene or polypropylene film, a polyethylene terephthalate film or the like is laminated as a primary protective layer. As such a photopolymerizable film, for example, those commercially available from DuPont under the trade names HRF705 and HRF352 can be used.
[0020]
As shown in FIG. 1, the optical system for producing the color Lippmann hologram is such that the laser beams emitted from the red laser 10, the blue laser 11 and the green laser 12 are coaxial, and the start of irradiation is the same. The mixed light is divided into two by the half mirror 21, and then each laser light is converted into divergent light emitted from one point by the lenses 22 and 23, and these two divergent lights are incident from both sides of the photopolymerizable film 3. It interferes as a hologram.
[0021]
Next, the color Lippmann hologram of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
[0022]
As described above, the photosensitive component in the photopolymerizable film is interdiffused before, during, or after exposure with the laser beam until it is uniformly exposed or heat-processed and fixed. Based on the finding that hologram recording is performed by irradiating a photopolymerizable film with the laser light of each of the three primary colors coaxially and at the same time when irradiation is started, and that each color is recorded according to the exposure amount. Yes.
In addition, if the exposure amount of each laser beam is adjusted according to the exposure sensitivity of each color in the photopolymerizable film, each color has the desired color tone even if the excitation efficiency of each color in the photopolymerizable film is different. Based on the finding that the diffraction efficiency of each of the above is adjusted.
[0023]
In order to adjust the exposure amount of each laser beam in accordance with the exposure sensitivity of each color in the photopolymerizable film, the photopolymerizable film is exposed to light of a wavelength to be recorded with monochromatic light, and the exposure amount (mJ ) And diffraction efficiency (%). In recording, the exposure amount corresponding to each desired diffraction efficiency of R, G, and B is derived from the above three graphs, and the exposure intensity of each laser beam according to each derived exposure amount. Irradiation can be performed by adjusting the irradiation time.
[0024]
As a method of adjusting the exposure intensity and irradiation time of each laser beam,
(1) The exposure time of the low-sensitivity red dye is combined with the irradiation time of each of the other blue and green lasers so that the exposure time of each laser is adjusted so that the other blue and green have the required exposure amount. Reduce the output or adjust the exposure intensity using an ND filter or variable beam splitter.
(2) The laser output of each color of red, blue and green is fixed to the inherent output of those laser output devices, and the exposure time is adjusted so that each of the red, blue and green colors has a desired exposure amount. Then there is a method of irradiating.
[0025]
In the method (1), since the irradiation time is the same as that at the start of irradiation, the influence of the diffusion of the photosensitive component is small, and the diffraction efficiency of each color can be adjusted to the desired value.
[0026]
In addition, the laser output is limited to 0.01 W to 2 W for the red laser (647 nm), 0.01 W to 7 W for the blue laser (488 nm), and 0.01 W to 7 W for the green laser (514 nm). There is. Therefore, in the method (2), the sensitivity of each color in the photopolymerizable film is too low to adjust the laser output, or the diffraction efficiency of each color needs to be greatly different in order to obtain the desired color tone. Applies to In this case, the irradiation start time of each laser is made the same, and the irradiation time is made different for each color, and there is an advantage that a desired color tone can be diversified.
[0028]
The color Lippmann hologram thus recorded is reproduced as a hologram image as shown in FIG. That is, the light emitted from the display body 25 installed in the vicinity of one divergence point at the time of photographing is diffracted in the reflection direction, and the diffracted image is an image of the display body installed in the vicinity of the other divergence point at the time of photographing. The imaging magnification and the image position are determined by the relative distances L and L ′ between the divergence point at the time of photographing and the recording material, and the wavelength at the time of recording or a specific value thereof. Only light of a wavelength having the above relationship is diffracted and light of other wavelengths is transmitted, so that an image can be superimposed or synthesized.
[0029]
In the color Lippmann hologram of the present invention, since recording of each color is performed on the same axis, when reproducing the hologram, each color is added and mixed, and the hologram can be reduced in appearance color.
[0030]
[Operation and effect of the invention]
According to the present invention, since a desired diffracted light wavelength can be recorded on a hologram with a desired diffraction efficiency, color holographic recording and color holographic replication can be performed simultaneously in three colors, and the appearance color is reduced. Useful for head-up display.
[0031]
[Example 1]
(Measurement of exposure sensitivity of each color)
Photopolymerizable film (“HRF705” manufactured by DuPont, a polyethylene terephthalate film (film thickness: 23 μm) is laminated on a polyethylene terephthalate transparent film (film thickness: 50 μm) as a protective film, and a polyethylene terephthalate film (film thickness: 23 μm) as a protective film) After the protective film was peeled off, it was placed in the color Lippmann hologram optical system shown in FIG.
[0032]
First, after irradiation with a red laser (krypton laser) at a wavelength of 647 nm, an exposure intensity of 1.40 mw, a recording angle of 0 ° and 0 °, and an exposure amount of 5 mJ / cm ² , a high-pressure mercury lamp is used. Then, 100 mJ / cm ² ultraviolet rays were irradiated, followed by heat treatment at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection type hologram.
[0033]
When the optical characteristics of the obtained hologram were measured with a transmission spectrometer, the diffraction angle was 0 ° and the diffraction efficiency was 10%.
[0034]
Changing the photopolymerizable film to that of the unrecorded and exposure each ^{10mJ / cm 2, 15mJ / cm} 2, 20mJ / cm 2, 30mJ / cm 2, 40mJ / cm 2, 50mJ / cm 2, 60mJ / cm ^{^{2, 70mJ / cm 2, 80mJ}} / cm 2, except that the 100 mJ / cm ² was produced the holograms in the same manner, the diffraction efficiency was measured, respectively. The relationship of the diffraction efficiency with respect to each obtained exposure amount is shown in FIG.
[0035]
Next, after changing the photopolymerizable film to an unrecorded one and irradiating with a green laser (argon laser) at a wavelength of 514 nm and an exposure intensity of 2.60 mw so that the exposure amount is also 5 mJ / cm ^2. Then, 100 mJ / cm ² ultraviolet rays were irradiated using a high-pressure mercury lamp, and further heat-treated at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection hologram. When the optical characteristics of the obtained hologram were measured with a transmission spectrometer, the diffraction efficiency was 20% at a diffraction angle of 0 °.
[0036]
Changing the photopolymerizable film to that of the unrecorded, also except for using an exposure amount of each ^{10mJ / cm 2, 15mJ / cm} 2, 20mJ / cm 2, 30mJ / cm 2, 40mJ / cm 2, 50mJ / cm 2 Similarly, holograms were prepared, and diffraction efficiency was measured. The relationship of the diffraction efficiency with respect to each obtained exposure amount is shown in FIG.
[0037]
In addition, after changing the photopolymerizable film to an unrecorded one and irradiating with a blue laser (argon laser) at a wavelength of 488 nm and an exposure intensity of 1.80 mw, the exposure amount was similarly 5 mJ / cm ² . A high-pressure mercury lamp was used to irradiate with 100 mJ / cm ² ultraviolet rays, followed by heat treatment at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection hologram. When the optical characteristics of the obtained hologram were measured with a transmission spectrometer, the diffraction efficiency was 30% at a diffraction angle of 0 °.
[0038]
Changed to those photopolymerizable film unrecorded, also respectively, except that the exposure amount, respectively ^{10mJ / cm 2, 15mJ / cm} 2, 20mJ / cm 2, 30mJ / cm 2, 40mJ / cm 2 in the same manner hologram And diffraction efficiency was measured for each. The relationship of the diffraction efficiency with respect to each obtained exposure amount is shown in FIG.
[0039]
(Production of color Lippmann hologram)
An attempt was made to produce a color Lippmann hologram having a red diffraction efficiency of 40%, a green diffraction efficiency of 60%, and a blue diffraction efficiency of 40%.
[0040]
FIG. 3 shows that the red diffraction efficiency is 40%, 40 mJ / cm ² , FIG. 4 shows that the green diffraction efficiency is 60%, 20 mJ / cm ² , and FIG. It can be seen that an exposure amount of 7 mJ / cm ² is necessary to achieve a% content.
[0041]
When the output of the red laser 10 is 1.40 mW, the exposure time is about 28 seconds in order to set the exposure amount to 40 mJ / cm ² . Next, the exposure time (28 seconds) is fixed according to the low sensitivity red, the exposure intensity by the green laser 11 is adjusted to 0.71 mW using an ND filter, and the exposure amount is 20 mJ / cm ² . Adjust so that Similarly, the exposure intensity by the blue laser 12 was adjusted to 0.25 mW using an ND filter so that the exposure amount was 7 mJ / cm ² .
[0042]
And based on this, in the optical system shown in FIG. 1, the exposure intensity by the red laser 10 is set to 1.40 mW on the unrecorded photopolymerizable film, the exposure time is about 28 seconds, and the exposure intensity by the green laser 11 is Using an ND filter, the exposure time is adjusted to 0.71 mW, and the exposure time is about 28 seconds. Similarly, the exposure intensity of the blue laser 12 is adjusted to 0.25 mW using an ND filter, and the exposure time is about 28. Each laser was irradiated simultaneously and coaxially for the same time (28 seconds), then irradiated with 100 mJ / cm ² ultraviolet light using a high-pressure mercury lamp, and further heated at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection hologram. Produced. FIG. 6 shows the irradiation timing of each color laser.
[0043]
When the optical properties of the obtained hologram were measured with a transmission spectrometer, the red diffraction efficiency was 40%, the green diffraction efficiency was 63%, and the blue diffraction efficiency was 40%. A Lippmann hologram was obtained.
[0044]
Further, when this color Lippmann hologram was used for a head-up display in the form of a laminated glass for automobile use, the appearance color was hardly confirmed.
[0045]
[Example 2]
In Example 1, when the output of the red laser 10 is 1.40 mW, the exposure time is about 28 seconds in order to set the exposure amount to 40 mJ / cm ² . Next, the green laser 11 having an exposure intensity of 1.00 mW is used, and the exposure time is set to 20 seconds so that the exposure amount is 20 mJ / cm ² . Similarly, the blue laser 12 having an exposure intensity of 0.5 mW is used, and the exposure time is set to 14 seconds so that the exposure amount is 7 mJ / cm ² .
[0046]
Based on this, in the optical system shown in FIG. 1, an unrecorded photopolymerizable film has an exposure intensity of 1.40 mW with the red laser 10, an exposure time of about 28 seconds, and an exposure intensity of the green laser 11 of 1. After irradiating with 0.0000 mW, an exposure time of about 20 seconds, and similarly with an exposure intensity of blue laser 12 of 0.5 mW, an exposure time of about 14 seconds, and a coaxial recording angle of 45 °, a high-pressure mercury lamp is used. The film was irradiated with 100 mJ / cm ² ultraviolet rays and further subjected to heat treatment at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection hologram. FIG. 7 shows the irradiation timing of each color laser.
[0047]
When the optical properties of the obtained hologram were measured with a transmission spectrometer, the red diffraction efficiency was 35%, the green diffraction efficiency was 63%, and the blue diffraction efficiency was 45%, which is close to the desired diffraction efficiency. A color Lippmann hologram was obtained.
[0048]
Further, when this color Lippmann hologram was used for a head-up display in the form of a laminated glass for automobile use, the appearance color was hardly confirmed.
[0049]
[Comparative example]
Although the exposure intensity and exposure time of each color laser in Example 1 are the same, the recording angle by the red laser is 45 ° and 45 °, the recording angle by the green laser is 45 ° and 62 °, and the recording angle by the blue laser is 30. First, irradiate with a red laser for 28 seconds, change the irradiation angle after irradiation as described above, and then irradiate with a green laser for 28 seconds. After changing as described above, irradiation with a blue laser was performed for 28 seconds. Subsequently, 100 mJ / cm ² ultraviolet rays were irradiated using a high-pressure mercury lamp, and further heat-treated at 120 ° C. for 120 minutes to produce a reflection hologram. FIG. 8 shows the irradiation timing of each color laser.
[0050]
The optical properties of the hologram obtained were measured with a transmission spectrometer. The red diffraction efficiency was 55%, the green diffraction efficiency was 30%, and the blue diffraction efficiency was 10%. It can be seen that the desired diffraction efficiency is worse than that. In the above description, the recording angles of R, G, and B were made different, but the same result was obtained even if the recording angles were the same.
[0051]
Moreover, when it was used for the head-up display in the form of laminated glass for automobile use, the reaction was dominated by the first irradiated red light, and the appearance color was observed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a method for producing a color Lippmann hologram of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a method for reproducing a color Lippmann hologram of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the exposure amount of a red laser and the obtained diffraction efficiency in the photopolymerizable film used in Example 1.
4 is a graph showing the relationship between the exposure amount of blue laser and the obtained diffraction efficiency in the photopolymerizable film used in Example 1. FIG.
5 is a graph showing the relationship between the amount of green laser exposure and the resulting diffraction efficiency in the photopolymerizable film used in Example 1. FIG.
6 is an explanatory diagram of the irradiation timing of each color laser in the manufacture of a color Lippmann hologram in Example 1. FIG.
7 is an explanatory diagram of the irradiation timing of each color laser in the production of a color Lippmann hologram in Example 2. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the irradiation timing of each color laser in the manufacture of a color Lippmann hologram in a comparative example.
[Explanation of symbols]
In the figure, 3 is a photopolymerizable film, 10 is a red laser, 11 is a blue laser, 12 is a green laser, 21 is a half mirror, 22 and 23 are lenses, and 25 and 25 'are images.

Claims

A holographic recording of the three primary colors of red, green and blue is performed on a single layer photopolymerizable film consisting of a binder, an ethylenically unsaturated monomer, and a photoinitiator system consisting of three primary colors of red, blue and green. In producing a color Lippmann hologram, the relationship between the exposure amount of each color and the diffraction efficiency in the photopolymerizable film is graphed, and the required exposure amount of each color is derived from each graph according to the color tone to be displayed. A method for producing a color Lippmann hologram, wherein hologram recording is performed by irradiating a photopolymerizable film with the laser beams of the three primary colors on the same axis and at the same start of irradiation in accordance with the exposure amount of each color.

2. The hologram recording of each color is performed by adjusting the exposure intensity so that the exposure times of the laser beams of the three primary colors are the same and the exposure amount required for each color is obtained. A manufacturing method of the described color Lippmann hologram.

2. The color Lippmann hologram according to claim 1, wherein the hologram recording of each color is performed by fixing the laser exposure intensity of each color and adjusting each exposure time so as to obtain an exposure amount required for each color. Production method.

The color Lippmann hologram manufacturing method according to claim 1, wherein the color Lippmann hologram is for head-up display.