JP3830000B2 - 拡散ホログラム原版及び拡散ホログラム - Google Patents
拡散ホログラム原版及び拡散ホログラム Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散ホログラム原版及び拡散ホログラムに関し、特に、拡散特性の面内分布が良好な拡散ホログラム原版とそれから複製された拡散ホログラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は、特願平7−312361号において、拡散透過型ホログラムを用いた液晶表示装置を提案したが、特定の方向から入射した光を観察域と定めた特定の方向にのみ散乱回折する拡散透過型ホログラムの撮影方法には、1ステップ撮影法、2ステップ撮影法がある。
【0003】
1ステップ撮影法として、図4に示す方法は、ホログラム散乱板の垂直方向に視野(視域)を設定する場合の撮影のための配置を示す図であり、散乱板2の背面からレーザー光3を照射し、それにより散乱された光を物体光とし、散乱板2を散乱なしに透過した光を参照光4として、ホログラム乾板1中で干渉させて記録したものがホログラム散乱板13として用いられる。この場合、散乱板2の方がホログラム乾板1より大きい必要あり、散乱板2の領域がホログラム乾板1の位置に配置したホログラム散乱板13の視野領域(視域)となる。
【0004】
図5に示す方法も、ホログラム散乱板の垂直方向に視野(視域)を設定する場合の撮影のための配置を示す図であり、散乱板2の背面からレーザー光3を照射し、それにより散乱された光を物体光とし、散乱板2とホログラム乾板1の間に配置したハーフミラー5を介し入射した光を参照光4として、ホログラム乾板1中で干渉させて記録したものもホログラム散乱板13として用いられる。この場合も、散乱板2の方がホログラム乾板1より大きい必要あり、散乱板2の領域がホログラム乾板1の位置に配置したホログラム散乱板13の視野領域(視域)となる。図5の方法は、図4の方法に比較して、物体光と参照光の光量比を調整したり、参照光4の平行度を上げることが容易であるメリットがある。
【0005】
図6に示す方法は、ホログラム散乱板に対して傾いた方向に視野を設計する場合の撮影のための配置を示す図であり、ホログラム乾板1に対して軸外れの位置に1枚ないし複数枚の散乱板2、2’を配置し、それぞれの散乱板2、2’の背面からレーザー光3、3’を照射し、それにより散乱された光を物体光としてホログラム乾板1の斜め前方からに入射させ、その正面から参照光4を入射させ、ホログラム乾板1中で両者を干渉させて記録したものがこのホログラム散乱板13として用いられる。この場合も、散乱板2、2’の方がホログラム乾板1より大きい必要あり、散乱板2、2’の領域がホログラム乾板1の位置に配置したホログラム散乱板13の視野領域(視域)となる。なお、図6の場合は、散乱板2と2’を同時に配置して露光したが、散乱板2と2’を順次に配置して多重露光により記録してもよい。
【0006】
次に、2ステップ撮影法は、中間ホログラムH1を記録し、その中間ホログラムH1を用いて目的とする最終ホログラムH2であるホログラム散乱板13を記録する方法である。すなわち、図7(a)において、中間ホログラムH1用のホログラム乾板1に対向して散乱板2を配置し、その背面からレーザー光3を照射し、それにより散乱された光を物体光としてホログラム乾板1前方からに入射させ、同時にその斜め前方から参照光4を入射させ、ホログラム乾板1中で両者を干渉させて中間ホログラムH1を記録する。
【0007】
次に、図7(b)に示すように、上記の中間ホログラムH1を用いて、その再生散乱光と参照光を最終ホログラムH2用のホログラム乾板1’中で干渉させてホログラム散乱板13を記録する。この場合は、ホログラム乾板1’に対する中間ホログラムH1の領域がホログラム乾板1’の位置に配置したホログラム散乱板13の視野領域(視域)となる。記録は、中間ホログラムH1撮影時の参照光4と共役な光4’を再生照明光として中間ホログラムH1を照射し、それより再生された散乱光を物体光としてホログラム乾板1’に入射させ、同時にその正面から参照光4”を入射させ、ホログラム乾板1’中で両者を干渉させて目的とするホログラム散乱板13が得られる。なお、最終ホログラムH2作製時の参照光4”としては、上記の1ステップ露光法と同様に、3通りの方法が考えられる(図4〜図6)。
【0008】
また、本出願人は、特願平7−312362号において、拡散反射型ホログラムを用いた液晶表示装置を提案した。そして、特定の方向から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散反射させる拡散反射型ホログラムは、散乱板を被写体としたリップマンホログラムとして、また、論文名"Holographic and Interferometric Viewing Screens"(Dietrich Meyerhofer 著,APPLIED OPTICS/Vol.12,No.9/September 1973) 、米国特許第5,046,793号等で知られている。リップマンホログラム(体積型ホログラム)からなる拡散反射型ホログラムを作製するにはいくつかの方法があるが、図8に1ステップ撮影法、図9に2ステップ撮影法を示す。図8の1ステップ撮影法は、スリガラスのような散乱板10に対して予め拡散反射域と定めた位置に、フォトポリマーのような反射型ホログラム乾板(リップマンホログラム乾板)11を配置し、散乱板10の背面から同一光源から2分された所定波長のコヒーレント光12で照明して散乱板10の前面に出た散乱光14を物体光として反射型ホログラム乾板11に入射させると同時に、同一光源から2分された所定波長の別のコヒーレント光13を参照光として、散乱光14と反対側から拡散反射型ホログラムで想定される入射光と反対方向に進む参照光13を入射させることにより、反射型ホログラム乾板11に拡散反射型ホログラムを記録する。
【0009】
また、図9の2ステップ撮影法は、図(a)に示すように、スリガラスのような散乱板10に対して予め拡散反射域と定めた位置に、透過型ホログラム乾板15を配置し、散乱板10の背面から同一光源から2分された所定波長のコヒーレント光12で照明して散乱板10の前面に出た散乱光14を物体光として透過型ホログラム乾板15に入射させると同時に、同一光源から2分された所定波長の別のコヒーレント光16を参照光として、散乱光14と同じ面側から任意の角度で入射させることにより、透過型ホログラム乾板15に第1のホログラムである透過型ホログラムを記録する。
【0010】
次に、この第1のホログラムを17とし、図9(b)に示すように、元の透過型ホログラム乾板15の位置に配置すると共に、散乱板10の位置に今度は反射型ホログラム乾板20を配置し、ホログラム17の実像をこの反射型ホログラム乾板20の位置(図(a)の散乱板10の位置)に結像させるように、ホログラム17にその記録の際の参照光16と反対側に進む同じ波長の再生照明光18を照射して、ホログラム17からの回折光19を物体光として反射型ホログラム乾板20に入射させると共に、拡散反射型ホログラムで想定される入射光と反対方向に進む参照光21を反射型ホログラム乾板20の反対側から入射させることにより、反射型ホログラム乾板20に第2のホログラムである拡散反射型ホログラムを記録する。この方法により、観察域を第1のホログラム17の範囲に限定する拡散反射型ホログラムが作製できる。また、このホログラムを原版として、密着複製されたホログラムも原版の回折方向(散乱方向)が保持された拡散反射型ホログラムとなる。
【0011】
以上のようにして撮影された拡散透過型ホログラム、拡散反射型ホログラムは、通常、そのまま用いられるのではなく、それらを原版としてホログラム複製法により同様の特性を持つホログラムを複製して用いられる。すなわち、例えば図4のようにして撮影した拡散透過型ホログラムの場合は、その拡散透過型ホログラムを原版25として、図10に示すように、ホログラム乾板26の上にその原版25を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、原版25側から原版25撮影の際の参照光4と同じ方向から照明光27を入射させる。すると、原版25からは散乱板2からの散乱光と同じように進む透過回折光28と、0次透過光29とが発生し、この2つの光28、29がホログラム乾板26中で干渉して原版25と同様の特性の拡散透過型ホログラムが複製される。
【0012】
また、例えば図8のようにして撮影した拡散反射型ホログラムの場合は、その拡散反射型ホログラムを原版30として、図11に示すように、反射型ホログラム乾板31の下にその原版30を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、乾板31側から原版30撮影の際の参照光13と同じ方向から照明光32を入射させる。すると、原版30からは散乱板10からの散乱光と同じように進む反射回折光33が発生し、照明光32と反射回折光33とが反射型ホログラム乾板31中で干渉して原版30と同様の特性の拡散反射型ホログラムが複製される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような拡散透過型ホログラム原版25、拡散反射型ホログラム原版30何れにおいても、ホログラム面内の中心部と周辺部では拡散特性が異なっている。拡散反射型ホログラム原版30を例にあげてこれを説明すると、図12に示すように、原版30の拡散特性は、その撮影のときの散乱板10の相対領域35へ、あるいは、散乱板10の相対領域35から(図12の場合は、相対領域35へ)あたかも散乱光が回折されるような特性であり、その散乱光の分布範囲は、原版30の中心部ではθ0 であり、図の左周辺部ではθ1 であり、右周辺部ではθ2 である。図から明らかなように、散乱光の分布範囲は、中心部では等方的であるのに対し、周辺部では中心の方向に偏っている。このように中心部と周辺部で拡散特性が異なる拡散板を遠方の周辺方向から見ると、周辺の一部が見えなくなる恐れがある。
【0014】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、拡散特性の面内分布が良好な拡散ホログラム原版と拡散ホログラムを提供することである。
【0015】
【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拡散ホログラム原版は、拡散特性の面内分布が略同一である部分拡散ホログラムであって相互に略同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムを複数枚並列に並べて相互に固定一体化してなることを特徴とするものである。
【0016】
この場合、並列に並べて相互に固定一体化される各部分拡散ホログラムが隣接する部分拡散ホログラムと直線、あるいは、微小な凹凸を有する曲線を境にして隣接するようにすることができる。
【0017】
また、部分拡散ホログラムは拡散反射型ホログラムであっても、拡散透過型ホログラムであってもよい。
【0018】
また、本発明の拡散ホログラムは、拡散特性の面内分布が略同一である部分拡散ホログラムであって相互に略同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムが複数枚並列に並べられてなることを特徴とするものである。
【0019】
この場合、拡散反射型ホログラムであっても、拡散透過型ホログラムであってもよい。
また、上記の拡散ホログラム原版からホログラム複製法により複製された拡散ホログラムであってもよい。
【0020】
また、上記拡散反射型ホログラムは、液晶表示装置の反射拡散板として用いることができる。
上記拡散透過型ホログラムは、液晶表示装置の透過拡散板として用いることができる。
【0021】
本発明の拡散ホログラム原版及び拡散ホログラムにおいては、拡散特性の面内分布が略同一である部分拡散ホログラムであって相互に略同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムが複数枚並列に並べられてなり、周辺部においても中心部と同様な部分拡散ホログラムから構成されているので、散乱光の分布範囲はどの位置でも略同じであり、拡散特性の面内分布は良好であるため、遠方の周辺方向から見ても周辺の一部が見えなくなるようなことは起こらない。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の拡散特性の面内分布が良好な拡散ホログラム原版と拡散ホログラムの実施例について説明する。
図1は、本発明に基づいて複数の同一特性の拡散反射型ホログラム原版あるいは拡散透過型ホログラム原版から1枚の拡散特性の面内分布が良好な拡散反射型ホログラム原版あるいは拡散透過型ホログラム原版を作製する工程を示す図である。以下、拡散反射型ホログラム、拡散透過型ホログラムを何れも簡単のため拡散ホログラムと呼ぶ。
【0023】
拡散ホログラム40は、図4〜図9の何れの方法で撮影した拡散ホログラムでもよく、また、それらから複製によって作成された拡散ホログラムでもよい。このような拡散ホログラム40であって同一特性のものを複数枚(図1の場合は4枚)用意し、図1(a)に示すように、各ホログラム40の周辺部42を切り落とし、図1(b)に示すような矩形の中心部411 (〜414 )を残す。もちろん、最終的に得たい拡散ホログラムの拡散特性が特定方向に偏っているものの場合は、残す部分は中心部でなく特定の周辺部とする。
【0024】
次いで、図1(c)に示すように、残した中心部411 (〜414 )の周囲を面取り43、あるいは、研磨して盛り上がり等を除去する。そして、図1(d)に示すように、略同じ拡散特性で同じ矩形の複数枚の中心部411 〜414 を並列に並べて相互に接着等により固定一体化して、拡散特性の面内分布が良好な1枚の拡散ホログラム原版44が得られる。なお、複数枚の中心部411 〜414 を並列させて接着する際、全ての中心部411 〜414 が同一平面上にないと、得られた拡散ホログラム原版44内で回折角(ブラッグ角)が中心部毎に異なることになり、回折効率にむらが発生してしまうので、原版44の大きさ以上の1枚のガラス基板を用意し、その上に中心部411 〜414 を並列密着させて接着一体化することが望ましい。
【0025】
図2は得られた拡散ホログラム原版44の拡散特性を示す図であり、図12の撮影したままの1枚の拡散ホログラム原版30の拡散特性と比較すれば明らかなように、本発明による拡散ホログラム原版44の場合は、周辺部においても1枚の拡散ホログラムの中心部411 〜414 から構成されているので、散乱光の分布範囲はどの位置でも略同じ等方的なθ0 となり、この拡散ホログラム原版44あるいはそれから複製により得られた拡散ホログラムを遠方の周辺方向から見ても周辺の一部が見えなくなることはない。
【0026】
なお、以上の例では、4枚の同じ特性の1辺が直線からなる矩形の中心部を並列に並べて1枚の拡散ホログラム原版44を得ているが、並べる枚数は2枚以上何枚にしてもよい。また、各中心部の形状は同じ矩形である必要はなく、相互に補い合い密に並べられる形状であれば矩形以外の形状、相互に異なる形状であってもよい。さらには、並列させる中心部411 〜416 の接合線を目立たなくするために、拡散ホログラム40から切り出す中心部411 〜416 の各辺を図3に示すように微小な凹凸を有する曲線とし、隣接する中心部411 〜416 間で凹部に凸部が嵌まり相互に密に補い合う形状となるようにすることもできる。
【0027】
以上のようにして得られた拡散ホログラム原版44は、拡散透過型ホログラム原版の場合は図10の配置、拡散反射型ホログラム原版の場合は図11の配置により拡散ホログラムを複製することができる。このようなホログラム複製方法により得られる拡散透過型ホログラムあるいは拡散反射型ホログラムは、原版44と同様に図2に示すような拡散特性の面内分布が良好なものとなる。なお、得られた拡散ホログラムの面内の原版44の接合部が対応する部分を目立たないようにするには、ホログラム乾板26、31と原版44(25、31)との間を密着するのではなく、間隔をおいて複製するようにするとよい。
【0028】
以上のようにして得られる本発明の拡散透過型ホログラム、拡散反射型ホログラムは、特願平7−312361〜2号において提案したように液晶表示装置の透過型拡散板、反射型拡散板として有効なものであるが、それに限定されず、スクリーン等種々の用途に適用できる。
【0029】
以上、本発明の拡散ホログラム原版及び拡散ホログラムを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されず種々の変形が可能である。また、本発明は、拡散特性の面内分布を良好にするために、1枚のホログラム複製原版を略同じ拡散特性の部分ホログラムを複数枚並列に並べて構成したものであったが、拡散特性の異同は問わずに、傷や欠陥のない部分ホログラムを複数枚並列に並べて1枚の大きなホログラム複製原版を構成する場合にも適用できることは明らかである。
【0030】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の拡散ホログラム原版及び拡散ホログラムによると、拡散特性の面内分布が略同一である部分拡散ホログラムであって相互に略同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムが複数枚並列に並べられてなり、周辺部においても中心部と同様な部分拡散ホログラムから構成されているので、散乱光の分布範囲はどの位置でも略同じであり、拡散特性の面内分布は良好であるため、遠方の周辺方向から見ても周辺の一部が見えなくなるようなことは起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づいて拡散ホログラム原版を作製する工程を示す図である。
【図2】得られた拡散ホログラム原版の拡散特性を示す図である。
【図3】切り出された部分拡散ホログラムの辺の形状とそれらの並列方法の別の例を示す平面図である。
【図4】拡散透過型ホログラムを1ステップ撮影法で作製する1つの方法を説明するための図である。
【図5】拡散透過型ホログラムを1ステップ撮影法で作製するもう1つの方法を説明するための図である。
【図6】拡散透過型ホログラムを1ステップ撮影法で作製するさらにもう1つの方法を説明するための図である。
【図7】拡散透過型ホログラムを2ステップ撮影法で作製する方法を説明するための図である。
【図8】拡散反射型ホログラムを1ステップ撮影法で作製する方法を説明するための図である。
【図9】拡散反射型ホログラムを2ステップ撮影法で作製する方法を説明するための図である。
【図10】拡散透過型ホログラム原版から拡散透過型ホログラムを複製する方法を説明するための図である。
【図11】拡散反射型ホログラム原版から拡散反射型ホログラムを複製する方法を説明するための図である。
【図12】従来の拡散ホログラム原版の中心部と周辺部で拡散特性が異なることを説明するための図である。
【符号の説明】
25…拡散透過型ホログラム原版
26…ホログラム乾板
27…照明光
28…透過回折光
29…0次透過光
30…拡散反射型ホログラム原版
31…反射型ホログラム乾板
32…照明光
33…反射回折光
40…拡散ホログラム
411 、412 、413 、414 、415 、416 …ホログラムの矩形中心部
42…ホログラムの周辺部
43…面取り
44…拡散ホログラム原版
Claims (11)
- 拡散特性の面内分布が同一である部分拡散ホログラムであって相互に同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムを複数枚並列に並べて相互に固定一体化してなることを特徴とする拡散ホログラム原版。
- 並列に並べて相互に固定一体化される各部分拡散ホログラムが隣接する部分拡散ホログラムと直線を境にして隣接することを特徴とする請求項1記載の拡散ホログラム原版。
- 並列に並べて相互に固定一体化される各部分拡散ホログラムが隣接する部分拡散ホログラムと微小な凹凸を有する曲線を境にして隣接することを特徴とする請求項1記載の拡散ホログラム原版。
- 前記部分拡散ホログラムが拡散反射型ホログラムであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の拡散ホログラム原版。
- 前記部分拡散ホログラムが拡散透過型ホログラムであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の拡散ホログラム原版。
- 拡散特性の面内分布が同一である部分拡散ホログラムであって相互に同じ拡散特性を有する部分拡散ホログラムが複数枚並列に並べられてなることを特徴とする拡散ホログラム。
- 拡散反射型ホログラムであることを特徴とする請求項6記載の拡散ホログラム。
- 拡散透過型ホログラムであることを特徴とする請求項6記載の拡散ホログラム。
- 請求項1から5の何れか1項記載の拡散ホログラム原版からホログラム複製法により複製されたことを特徴とする拡散ホログラム。
- 液晶表示装置の反射拡散板として用いられていることを特徴とする請求項7記載の拡散ホログラム。
- 液晶表示装置の透過拡散板として用いられていることを特徴とする請求項8記載の拡散ホログラム。
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