JP6762065B2 - Full-color high-resolution computer synthetic hologram display device, its manufacturing method and its manufacturing device - Google Patents

Full-color high-resolution computer synthetic hologram display device, its manufacturing method and its manufacturing device Download PDF

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本発明は、ホログラム表示装置、その作製方法及びその作製装置、特に、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置、その作製方法及びその作製装置に関する。 The present invention relates to a hologram display device, a manufacturing method thereof and a manufacturing device thereof, particularly a full-color high-resolution computer composite hologram display device, a manufacturing method thereof and a manufacturing device thereof.

カラーホログラフィによる3次元立体画像を生成するためには、従来の光学ホログラフィでは暗室内で3色のレーザ光で物体を照射して記録材料に干渉縞を記録する必要がある。この撮影には極めて高度の技量が要求される。 In order to generate a three-dimensional stereoscopic image by color holography, in conventional optical holography, it is necessary to irradiate an object with a three-color laser beam in a dark room and record interference fringes on a recording material. This shooting requires an extremely high level of skill.

また、上述のような方法で記録及び再生され得るのは、実在する物体のみであり、非実在の仮想物体(例えば、コンピュータグラフィックデータ)やレーザ光が照射できないような大きな物体(例えば、建物)を、映像化することは困難である。 In addition, only real objects can be recorded and reproduced by the method described above, and non-real virtual objects (for example, computer graphic data) and large objects (for example, buildings) that cannot be irradiated with laser light can be recorded. Is difficult to visualize.

これに対して、計算機合成ホログラム(Computer−Generated Hologram;CGH)には、数値データで表現された非実在の物体やシーンの再生が可能であるという特徴がある。CGHのカラー化のためにカラーフィルタを用いる方法は、従来から提案されている。例えば、特許文献1では空間光変調器とカラーフィルタを用いる方法が開示されている。しかし、現状の空間光変調器では、高品質の3次元立体画像を得るにはそのディスプレイ解像度が3桁以上不足しており、大規模な装置を用いても高品質な画像が得られない。また、特許文献2ではやはりカラーフィルタを用いた再生方法が開示されているが、その再生方法はレーザ装置によるコヒーレント光源や複雑な光学回路の利用を前提とするものであり、実際に展示・鑑賞可能なホログラムを作成することは非常に困難である。 On the other hand, a computer-generated hologram (CGH) is characterized in that it can reproduce non-existent objects and scenes represented by numerical data. A method of using a color filter for colorizing CGH has been conventionally proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method using a spatial light modulator and a color filter. However, in the current spatial light modulator, the display resolution is insufficient by three digits or more in order to obtain a high-quality three-dimensional stereoscopic image, and a high-quality image cannot be obtained even if a large-scale device is used. Further, Patent Document 2 also discloses a reproduction method using a color filter, but the reproduction method is premised on the use of a coherent light source or a complicated optical circuit by a laser device, and is actually exhibited and appreciated. It is very difficult to create a possible hologram.

これに対して、本願に係る発明の発明者らは、実際に展示・鑑賞可能な100億画素以上の超高解像度CGHを計算し、ガラス基板上のクロム膜をエッチングして高コントラスト干渉縞を得ることにより、単純なLED光源を用いて反射あるいは透過再生することにより高品質な3D立体映像を得ている。実際これらのCGHでは、従来の立体映像技術では表現不可能な奥行感と自然な運動視差のある映像が再生される(非特許文献1〜3参照)。しかし、この映像は単色光により得られるものであるため、白色光源による再生やフルカラー化は困難である。 On the other hand, the inventors of the invention according to the present application calculate an ultra-high resolution CGH of 10 billion pixels or more that can be actually exhibited and viewed, and etch a chrome film on a glass substrate to obtain high-contrast interference fringes. By obtaining it, a high-quality 3D stereoscopic image is obtained by reflecting or transmitting and reproducing it using a simple LED light source. In fact, these CGHs reproduce images with a sense of depth and natural motion parallax that cannot be expressed by conventional stereoscopic image technology (see Non-Patent Documents 1 to 3). However, since this image is obtained by monochromatic light, it is difficult to reproduce it with a white light source or to make it full color.

そこで、非特許文献4では、3枚のホログラムの再生光を光学系で合成してカラー再生する装置を開示している。しかしながら、装置が大型化するため、実際の展示は困難である。 Therefore, Non-Patent Document 4 discloses an apparatus for color reproduction by synthesizing the reproduction light of three holograms by an optical system. However, it is difficult to actually exhibit because the equipment becomes large.

特開2008−281774号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-281774 特開平8−201630号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-201630 特開2008−122668号公報JP-A-2008-122668

K. Matsushima, et al., Appl. Opt. 48, H54-H63 (2009)K. Matsushima, et al., Appl. Opt. 48, H54-H63 (2009) K. Matsushima, et al., J. Electron. Imaging 21, 023002(2012)K. Matsushima, et al., J. Electron. Imaging 21, 023002 (2012) 松島、HODIC Circular 32, No. 2, 31-40(2012)Matsushima, HODIC Circular 32, No. 2, 31-40 (2012) 宮岡、松島、中原、3次元画像コンファレンス2014, P-13, (2014)Miyaoka, Matsushima, Nakahara, 3D Image Conference 2014, P-13, (2014)

本発明は、高コントラストの金属反射膜で作製した100億画素規模の超高解像度計算機合成ホログラムと、カラーフィルタとを用いて、非コヒーレントのLED光源や白色光源により展示・鑑賞可能なフルカラー3次元立体画像を表示するホログラム表示装置、及びその作製方法を提供することを目的とする。 The present invention is a full-color three-dimensional display that can be exhibited and viewed by a non-coherent LED light source or a white light source using an ultra-high resolution computer composite hologram of 10 billion pixels made of a high-contrast metal reflective film and a color filter. It is an object of the present invention to provide a hologram display device for displaying a stereoscopic image and a method for producing the same.

更に、本発明は、転写により生成される体積型ホログラムを利用するホログラム表示装置の作製方法、及びその作製装置であって、フルカラー3次元立体画像を表示するホログラム表示装置の作製方法、及びその作製装置を、提供することを目的とする。 Further, the present invention is a method for manufacturing a hologram display device using a volumetric hologram generated by transfer, and a method for manufacturing the hologram display device for displaying a full-color three-dimensional stereoscopic image, and a method for manufacturing the hologram display device. The device is intended to be provided.

本発明は、上述の目的を達成するために為されたものである。本発明に係るホログラム表示装置は、
干渉縞が形成された金属膜と、
複数の色のカラーフィルタセグメントが組み合わせられて構成されるカラーフィルタと、
前記金属膜及び前記カラーフィルタを照明する参照光源と
を含み、
前記金属膜の干渉縞は、前記カラーフィルタを構成する個々のカラーフィルタセグメントに対応して形成されており、
異なる色のカラーフィルタセグメント同士が隣接する部位に対応する、前記金属膜の干渉縞において、照明される参照光をガードするガードギャップが設けられている。
The present invention has been made to achieve the above object. The hologram display device according to the present invention is
A metal film with interference fringes and
A color filter composed of a combination of color filter segments of multiple colors,
Includes the metal film and a reference light source that illuminates the color filter.
The interference fringes of the metal film are formed corresponding to the individual color filter segments constituting the color filter.
In the interference fringes of the metal film corresponding to the portions where the color filter segments of different colors are adjacent to each other, a guard gap for guarding the illuminated reference light is provided.

本発明を利用することにより、高コントラストの金属反射膜で作製した100億画素規模の超高解像度計算機合成ホログラムと、カラーフィルタとを用いて、展示・鑑賞可能なフルカラー3次元立体画像を表示するホログラム表示装置を得ることができる。また、本発明を利用することにより、大量生産可能であり波長選択性及び角度選択性に優れたフルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置を、超高解像度計算機合成ホログラムとカラーフィルタとを用いて、転写により得ることができる。 By utilizing the present invention, a full-color three-dimensional stereoscopic image that can be exhibited and viewed is displayed by using an ultra-high resolution computer composite hologram of 10 billion pixels made of a high-contrast metal reflective film and a color filter. A hologram display device can be obtained. Further, by utilizing the present invention, a full-color high-resolution computer composite hologram display device that can be mass-produced and has excellent wavelength selectivity and angle selectivity can be transferred using an ultra-high resolution computer composite hologram and a color filter. Can be obtained by

本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置の作製方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the hologram display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the hologram display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図3(a)は、カラーフィルタを2回透過した蛍光体型白色LEDのスペクトル特性の例を示す図である。図3(b)は、カラーフィルタを2回透過したマルチチップカラーLEDのスペクトル特性の例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing an example of the spectral characteristics of the phosphor-type white LED that has passed through the color filter twice. FIG. 3B is a diagram showing an example of the spectral characteristics of the multi-chip color LED that has passed through the color filter twice. 本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置におけるカラーフィルタと干渉縞層との位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship between the color filter and the interference fringe layer in the hologram display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置におけるカラーフィルタの画素ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the pixel block composition of the color filter in the hologram display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. レーザ描画装置又は電子線描画装置を用いたリソグラフィによる描画方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the drawing method by the lithography using the laser drawing apparatus or the electron beam drawing apparatus. 本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置におけるカラーフィルタと干渉縞層との位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship between the color filter and the interference fringe layer in the hologram display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図8(a)は、ガードギャップを設けていない干渉縞層を示す図である。図8(b)は、ガードギャップを設けている干渉縞層を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing an interference fringe layer without a guard gap. FIG. 8B is a diagram showing an interference fringe layer provided with a guard gap. 図9(a)は、反射型ホログラム表示装置として利用される構成でガードギャップの効果を示す図である。図9(b)は、透過型ホログラム表示装置として利用される構成でガードギャップの効果を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing the effect of the guard gap in a configuration used as a reflective hologram display device. FIG. 9B is a diagram showing the effect of the guard gap in a configuration used as a transmissive hologram display device. 複数のセグメントが水平ストライプを形成するカラーフィルタを示す図である。It is a figure which shows the color filter which a plurality of segments form a horizontal stripe. 光の振幅変調を利用した反射型ホログラム表示装置と、光の位相変調を利用した反射型ホログラム表示装置を示す図である。It is a figure which shows the reflection type hologram display device which used the amplitude modulation of light, and the reflection type hologram display device which used the phase modulation of light. 図12(a)は、従来の透過型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。図12(b)は、従来の反射型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。図12(c)は、デニシューク型の体積型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。FIG. 12A is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a conventional transmissive hologram. FIG. 12B is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a conventional reflective hologram. FIG. 12 (c) is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a Denishuk-type volumetric hologram. 図13(a)は、薄いホログラムの概略の縦断面図である。図13(b)は、体積型ホログラム(厚いホログラム)の概略の縦断面図である。FIG. 13 (a) is a schematic vertical sectional view of a thin hologram. FIG. 13B is a schematic vertical sectional view of a volumetric hologram (thick hologram). 第3の実施形態に係るデニシューク型の体積型ホログラムの転写による作製にて用いられる、金属膜高解像度の原版CGHの再生の様子を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the state of reproduction of the original plate CGH of a metal film high resolution used in the production by transfer | transfer of the Denishuk type volumetric hologram which concerns on 3rd Embodiment. 金属膜高解像度の原版CGHの、記録材料への転写の様子を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of transfer to the recording material of the metal film high-resolution original CGH. 第1の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the full-color high-resolution computer synthetic hologram display apparatus which makes the Denishuk type volumetric hologram produced by transfer of 1st form full-color. 第2の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the full-color high-resolution computer synthetic hologram display apparatus which makes the Denishuk type volumetric hologram produced by transfer of 2nd form full-color. 第3の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the full-color high-resolution computer synthetic hologram display apparatus which makes the Denishuk type volumetric hologram produced by transfer of 3rd form full-color. 第4の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the full-color high-resolution computer synthetic hologram display apparatus which makes the Denishuk type volumetric hologram produced by transfer of 4th form full-color.

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
1.ホログラム表示装置の構成
図2は、本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置の構成を模式的に示す図である。図1は、本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置の作製方法を示す図である。
[First Embodiment]
1. 1. Configuration of Hologram Display Device FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a hologram display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing a hologram display device according to the first embodiment of the present invention.

1.1.カラーフィルタ方式の構成
図2に示すホログラム表示装置は、カラーフィルタ4を用いて、単板の干渉縞層2によりフルカラー計算機合成ホログラム(CGH)を表示するものである。第1の実施形態に係るカラーフィルタ方式のフルカラー計算機合成ホログラム表示装置の作製では、まず、単板の干渉縞層2を空間的にRGBブロック(2r、2g、2b)に分割して各色の干渉縞を描画する。後で説明するように干渉縞は金属層8に形成される。続いて、干渉縞が形成された金属膜に対してそれらRGBブロックの各々に対応した色のカラーフィルタ(4r、4g、4b)を貼り合わせて並置する。第1の実施形態に係るカラーフィルタ方式のフルカラー計算機合成ホログラム表示装置は、並置された干渉縞層2及びカラーフィルタ4に対して、参照光である白色光を照射することでフルカラー再生を行う。この白色光は白色光源(参照光源)100から照射される。カラーフィルタ4を通過した(若しくは通過する)各色の再生照明光が、対応したブロックをそれぞれ照明することで各色の像が再生される。一般にホログラムは干渉縞の一部からでも再生できる特性を持つため、各色の像が合成されることによりカラー再生が可能になる。
1.1. Configuration of Color Filter Method The hologram display device shown in FIG. 2 uses a color filter 4 to display a full-color computer composite hologram (CGH) by the interference fringe layer 2 of a single plate. In the production of the color filter type full-color computer composite hologram display device according to the first embodiment, first, the interference fringe layer 2 of the single plate is spatially divided into RGB blocks (2r, 2g, 2b) to interfere with each color. Draw stripes. The interference fringes are formed on the metal layer 8 as will be described later. Subsequently, color filters (4r, 4g, 4b) of colors corresponding to each of the RGB blocks are attached to the metal film on which the interference fringes are formed and juxtaposed. The color filter type full-color computer composite hologram display device according to the first embodiment performs full-color reproduction by irradiating the juxtaposed interference fringe layers 2 and the color filter 4 with white light as reference light. This white light is emitted from the white light source (reference light source) 100. The reproduced illumination light of each color that has passed (or passed through) the color filter 4 illuminates the corresponding block, so that the image of each color is reproduced. In general, since a hologram has a characteristic that it can be reproduced even from a part of interference fringes, color reproduction becomes possible by synthesizing images of each color.

なお、高精度のカラーフィルタ4は様々な方法により作成することができる。例えば、画像データを3原色レーザを用いてリバーサルフィルムに直接描画するディジタル銀塩レーザープリント技術によって作成することができる。この方法により、様々なカラーフィルタパターンを手軽に且つ精度高く作成できる。 The high-precision color filter 4 can be created by various methods. For example, it can be created by a digital silver halide laser printing technique in which image data is drawn directly on a reversal film using a three-primary color laser. By this method, various color filter patterns can be easily and highly accurately created.

1.2.白色光源の構成
最初に、参照光として白色光を照射する白色光源100について、説明する。白色光源100におけるRGBの各照明光は、狭帯域であることが望ましい。というのは、帯域が広いと各色において夫々色収差が発生することにより、像(ホログラフィ)がぼけてしまうからである。一般にカラーフィルタは、広帯域であり波長選択性が低い。それ故に、光源はできればレーザ(即ち、単色光)であることが望ましい。しかしながら、レーザは、展示・鑑賞の際に用いることは望ましくない。従って、本実施形態に係るホログラム表示装置では、マルチチップカラーLED光源(擬似白色光源)を用いることにより、各照明光の狭帯域化を実現する。なお、図3(a)は、カラーフィルタを2回透過した蛍光体型白色LEDのスペクトル特性の例を示し、図3(b)は、カラーフィルタを2回透過したマルチチップカラーLEDのスペクトル特性の例を示す。図3(a)(b)から、蛍光体型白色LEDよりもマルチチップフルカラーLEDの方が、各色の波長帯域が狭いことが確認できる。なお、マルチチップフルカラーLEDではRGBの3つのLEDチップが1つのパッケージに封入されている。マルチチップフルカラーLEDの仕様の一例として、ビュー角116deg、輝度970−1940mcd(同時点灯)がある。
1.2. Configuration of White Light Source First, the white light source 100 that irradiates white light as reference light will be described. It is desirable that each of the RGB illumination lights of the white light source 100 has a narrow band. This is because if the band is wide, chromatic aberration occurs in each color, and the image (holography) is blurred. In general, color filters have a wide band and low wavelength selectivity. Therefore, it is desirable that the light source be a laser (ie, monochromatic light) if possible. However, it is not desirable to use a laser for exhibition and viewing. Therefore, in the hologram display device according to the present embodiment, the band of each illumination light is narrowed by using a multi-chip color LED light source (pseudo-white light source). Note that FIG. 3A shows an example of the spectral characteristics of the phosphor-type white LED that has passed through the color filter twice, and FIG. 3B shows the spectral characteristics of the multi-chip color LED that has passed through the color filter twice. An example is shown. From FIGS. 3A and 3B, it can be confirmed that the wavelength band of each color is narrower in the multi-chip full-color LED than in the phosphor-type white LED. In the multi-chip full-color LED, three RGB LED chips are enclosed in one package. As an example of the specifications of the multi-chip full-color LED, there is a view angle of 116 deg and a brightness of 970 to 1940 mcd (simultaneous lighting).

1.3.干渉縞とカラーフィルタとの密着性を伴う構成
次に、カラーフィルタ4と干渉縞層2との位置関係について説明する。従来、単色の反射型のCGHの場合、図4(a)に示すように、ガラス基板10の入光面の背面にて、干渉縞が形成される高反射率膜2(Cr膜など)、及びガラス基板及び干渉縞層を保護する低反射率膜14(CrO膜など)が配置されている。この図4(a)に示す構成に対してカラーフィルタ4を貼り付けるには、図4(b)に示すように、ガラス基板10正面に装着する必要がある。しかしながら、カラーフィルタ4と反射率膜2との間に生じるギャップによって、特にRGBセグメントの境界付近にて誤差が生じてしまう。このことからも、従来、カラーフィルタによるCGHのフルカラー再生は困難である、とされてきた。
1.3. Configuration with adhesion between interference fringes and color filter Next, the positional relationship between the color filter 4 and the interference fringe layer 2 will be described. Conventionally, in the case of a single-color reflective CGH, as shown in FIG. 4A, a high reflectance film 2 (Cr film or the like) in which interference fringes are formed on the back surface of the light receiving surface of the glass substrate 10 A low reflectance film 14 (CrO film or the like) that protects the glass substrate and the interference fringe layer is arranged. In order to attach the color filter 4 to the configuration shown in FIG. 4A, it is necessary to attach the color filter 4 to the front surface of the glass substrate 10 as shown in FIG. 4B. However, the gap generated between the color filter 4 and the reflectance film 2 causes an error particularly near the boundary of the RGB segment. For this reason as well, it has been conventionally considered that full-color reproduction of CGH by a color filter is difficult.

以上のことを踏まえて、本実施形態に係るホログラム表示装置では、図4(c)に示すように、従来使用していなかった、ガラス基板10の背面側のCr膜(高反射率膜2)面にカラーフィルタ4を密着して装着する。このとき、保護膜(低反射率膜)は除去されてもよいし膜厚が減少されてもよい。 Based on the above, in the hologram display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4C, the Cr film (high reflectance film 2) on the back side of the glass substrate 10 which has not been used conventionally. The color filter 4 is closely attached to the surface. At this time, the protective film (low reflectance film) may be removed or the film thickness may be reduced.

1.4.カラーフィルタにおける画素ブロック構成
次に、画素ブロック単位の(カラー)フィルタリングについて説明する。カラーフィルタ4を高反射率膜(Cr膜)面の干渉縞層2に装着する際、干渉縞1ピクセル(画素)に対して1色のカラーフィルタを適用することは不可能である。これは干渉縞のピクセルピッチが0.8〜1.0μmと非常に微細であるのに対して、カラーフィルタではミクロンオーダのパターンを作成できないためである。従って、図5に示すように、干渉縞16の画素(ピクセル)ブロック(2r、2g、2b)ごとにカラーフィルタの(RGB)セグメント(4r、4g、4b)を適用する。
1.4. Pixel block configuration in color filter Next, (color) filtering for each pixel block will be described. When the color filter 4 is attached to the interference fringe layer 2 on the high reflectance film (Cr film) surface, it is impossible to apply a one-color color filter to one pixel of the interference fringes. This is because the pixel pitch of the interference fringes is as fine as 0.8 to 1.0 μm, whereas the color filter cannot create a pattern on the order of microns. Therefore, as shown in FIG. 5, the (RGB) segment (4r, 4g, 4b) of the color filter is applied to each pixel block (2r, 2g, 2b) of the interference fringe 16.

1.5.干渉縞の形成について
なお、本実施形態に係るホログラム表示装置では、干渉縞はレーザ描画装置又は電子線描画装置を用いたリソグラフィにより金属膜の層に形成される。図6は、リソグラフィによる描画方法の概要を示す図である。ガラス基板10上にはCr膜8’及びレジスト層6が積層されている(図6(a)参照)。まず、図6(a)に示すように、レーザ照射または電子線照射12によりレジスト層6を露光する。次に、図6(b)に示すように、感光した部分のレジスト層6を除去する。次に、図6(c)に示すように、露出したCr膜8をエッチングし、最後に図6(d)に示すように残ったレジスト層6を除去する。なお、干渉縞を形成する層はCr膜8’などの金属膜8に限定されるものではなく、また、干渉縞の形成方法はリソグラフィに限定されるものでもない。微細な模様を施す加工が可能であり施された模様のコントラストが高いような部材に、干渉縞が形成されてもよい。
1.5. Regarding the formation of interference fringes In the hologram display device according to the present embodiment, the interference fringes are formed on the metal film layer by lithography using a laser drawing device or an electron beam drawing device. FIG. 6 is a diagram showing an outline of a drawing method by lithography. A Cr film 8'and a resist layer 6 are laminated on the glass substrate 10 (see FIG. 6A). First, as shown in FIG. 6A, the resist layer 6 is exposed by laser irradiation or electron beam irradiation 12. Next, as shown in FIG. 6B, the resist layer 6 of the exposed portion is removed. Next, as shown in FIG. 6 (c), the exposed Cr film 8 is etched, and finally, as shown in FIG. 6 (d), the remaining resist layer 6 is removed. The layer for forming the interference fringes is not limited to the metal film 8 such as the Cr film 8', and the method for forming the interference fringes is not limited to lithography. Interference fringes may be formed on a member that can be processed to apply a fine pattern and has a high contrast of the applied pattern.

1.6.ホログラム表示装置の作製方法
本実施形態に係るホログラム表示装置の作製方法を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るホログラム表示装置の作製方法を示す図である。先ず、RGBの各LEDの(発光)スペクトルデータデータ(及びカラーフィルタの透過率スペクトルデータ)(104)を入力データとして、RGBの各CGH(計算機合成ホログラム;Computer−Generated Hologram)の設計波長を最適化する演算をコンピュータにより行う(ステップS02)。このとき、RGBの各LEDの色に関するデータ、例えば、色相や明度に関するデータ(106)も入力された上で、RGBの各CGHの設計波長を最適化する演算が行われる(ステップS02)のが好ましい。
1.6. Method for manufacturing a hologram display device A method for manufacturing a hologram display device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing a hologram display device according to the first embodiment of the present invention. First, the design wavelength of each CGH (Computer-Generated Hologram) of RGB is optimized by using the (emission) spectrum data data (and the transmittance spectrum data of the color filter) (104) of each RGB LED as input data. The calculation to be converted is performed by a computer (step S02). At this time, after inputting data on the color of each RGB LED, for example, data on hue and brightness (106), an operation for optimizing the design wavelength of each RGB CGH is performed (step S02). preferable.

次に、最適化された、RGBの各CGHにおける設計波長のデータ(ステップS02参照)と、3次元のシーンのモデルデータ(102)とを入力データとして、RGBの夫々について、CGH干渉縞をまず、コンピュータにより計算し(ステップS04、ステップS06、及び、ステップS08)、RGBの夫々についてのCGH干渉縞パターンデータを生成する。 Next, using the optimized design wavelength data (see step S02) in each RGB CGH and the model data (102) of the three-dimensional scene as input data, first, CGH interference fringes are formed for each of RGB. , Computer-calculated (step S04, step S06, and step S08) to generate CGH interference fringe pattern data for each of RGB.

即ち、ステップS02〜S08では、各原色参照光に対する計算機合成ホログラムにおける干渉縞データの計算を行って、RGBの夫々についてのCGH干渉縞パターンデータを生成している(ステップS09)。RGBの夫々についてのCGH干渉縞パターンデータが適切に生成されるのであれば、各原色参照光に対する計算機合成ホログラムにおける干渉縞データの計算は、ステップS02〜S08とは異なるものであってもよい。 That is, in steps S02 to S08, the interference fringe data in the computer composite hologram for each primary color reference light is calculated to generate the CGH interference fringe pattern data for each of RGB (step S09). The calculation of the interference fringe data in the computer composite hologram for each primary color reference light may be different from steps S02 to S08 as long as the CGH interference fringe pattern data for each of RGB is appropriately generated.

なお、一般にカラーフィルタは作成精度が高くない。また、前にも説明したように、高反射率膜(Cr膜)面の干渉縞の物理解像度(1μm以下、25000dpi以上)に比べて、カラーフィルタの解像度は一桁以上低い。これらのことを踏まえて、カラーフィルタの位置誤差情報(データ)(108)がコンピュータに入力される。カラーフィルタの位置誤差情報(データ)(108)に基づいて、コンピュータは、カラーフィルタパターン、例えばストライプおよびガードギャップによる干渉縞の位置補正のデータを生成する(ステップS10)。なお、「ストライプ」と「ガードギャップ」については、後で説明する。 In general, color filters are not highly accurate. Further, as described above, the resolution of the color filter is one digit or more lower than the physical resolution of the interference fringes on the high reflectance film (Cr film) surface (1 μm or less, 25,000 dpi or more). Based on these facts, the position error information (data) (108) of the color filter is input to the computer. Based on the color filter position error information (data) (108), the computer generates data for position correction of color filter patterns such as interference fringes by stripes and guard gaps (step S10). The "stripes" and "guard gaps" will be described later.

計算して生成されたRGBの夫々についてのCGH干渉縞パターン(ステップS04、S06、S08参照)データ、及び、ストライプおよびガードギャップによる干渉縞の位置補正のデータを入力して、コンピュータは、高反射率膜(Cr膜)に実際に形成する干渉縞パターンの合成後のデータを生成し出力する(ステップS12)。 By inputting the calculated and generated CGH interference fringe pattern (see steps S04, S06, S08) data for each of the RGB and the data of the position correction of the interference fringe by the stripe and the guard gap, the computer has high reflection. Data after synthesis of the interference fringe pattern actually formed on the reflectance film (Cr film) is generated and output (step S12).

以上の、S02〜S12までのステップは、入力データに基づいてコンピュータが行うものである。 The above steps S02 to S12 are performed by the computer based on the input data.

更に図6に示すように、リソグラフィ装置により、金属の高反射率膜(Cr膜)8に干渉縞層2を形成する(ステップS14)。干渉縞層2が形成された高反射率膜(Cr膜)8は、カラーフィルタ4と貼り合わされる(図5、図4参照)。 Further, as shown in FIG. 6, the interference fringe layer 2 is formed on the metal high reflectance film (Cr film) 8 by the lithography apparatus (step S14). The high reflectance film (Cr film) 8 on which the interference fringe layer 2 is formed is bonded to the color filter 4 (see FIGS. 5 and 4).

以上により、フルカラーCGHのためのホログラム表示装置(110)が作製される。 As described above, a hologram display device (110) for full-color CGH is produced.

1.7.干渉縞の境界におけるガードギャップの構成
次に、干渉縞内に作製するガードギャップについて説明する。原理上、高反射率膜(Cr膜)面上にカラーフィルタを正確に装着すれば、ホログラム表示装置によるフルカラー再生が可能である。しかしながら、実際には、図7(a)のように誤差が生じること無く干渉縞層2が形成された高反射率膜(Cr膜)8とカラーフィルタ4とを貼り合わせることは、不可能であり、図7(b)に示すように、干渉縞層2とカラーフィルタ4との位置がずれてしまう。図7(b)では、カラーフィルタ4が干渉縞層2に対して、紙面の下方にわずかにずれている。このように干渉縞層2とカラーフィルタ4との位置にずれがあるとき、誤差部分には干渉縞の計算時(更には、記録時)と異なる波長の照明光が照射されることで色収差が生じてしまい、再生像が劣化する。
1.7. Configuration of the guard gap at the boundary of the interference fringes Next, the guard gap formed in the interference fringes will be described. In principle, if the color filter is accurately mounted on the surface of the high reflectance film (Cr film), full-color reproduction by the hologram display device is possible. However, in reality, it is impossible to bond the high reflectance film (Cr film) 8 on which the interference fringe layer 2 is formed and the color filter 4 without causing an error as shown in FIG. 7A. Yes, as shown in FIG. 7B, the positions of the interference fringe layer 2 and the color filter 4 are displaced. In FIG. 7B, the color filter 4 is slightly offset below the paper surface with respect to the interference fringe layer 2. When the positions of the interference fringe layer 2 and the color filter 4 are deviated in this way, chromatic aberration is caused by irradiating the error portion with illumination light having a wavelength different from that at the time of calculating the interference fringes (furthermore, at the time of recording). This will occur and the reproduced image will deteriorate.

例えば、図7(b)の上から一番目の矢印で示される照明光は、青色(B)の波長を持つ照明光であるから、青色(B)のための干渉縞で反射されなければならない。ところが、カラーフィルタ4と干渉縞層2とが図7(b)のようにずれて貼り合わされていると、図7(b)の一番上の矢印で示される照明光は、赤色(R)のための干渉縞で反射されてしまっている。ここで色収差が生じ、これにより再生像が劣化する。図7(b)の上から二番目〜六番目の矢印で示される照明光についても同様である。 For example, the illumination light indicated by the first arrow from the top of FIG. 7B is an illumination light having a wavelength of blue (B), and therefore must be reflected by interference fringes for blue (B). .. However, when the color filter 4 and the interference fringe layer 2 are offset and bonded as shown in FIG. 7 (b), the illumination light indicated by the arrow at the top of FIG. 7 (b) is red (R). It has been reflected by the interference fringes for. Chromatic aberration occurs here, which deteriorates the reproduced image. The same applies to the illumination light indicated by the second to sixth arrows from the top in FIG. 7B.

このような再生像の劣化に対処するために、本実施形態では、図8(b)に示すように、各色の干渉縞ブロックの境界に隙間18を設けて誤差に対する許容量を与えている。この隙間18のことを以下、ガードギャップ(Guard Gap)と称する(なお、図8(a)は、ガードギャップを設けていない干渉縞層2を示す図である。)。色収差が生じていた図7(b)に示すホログラム表示装置に対してガードギャップ18を設けると、図9(a)に示すような構造の干渉縞になる。この干渉縞は、色収差の原因となっていた記録時と異なる波長の照明光を透過させてしまうので、これら照明光は再生光に影響を与えなくなる。 In order to deal with such deterioration of the reproduced image, in the present embodiment, as shown in FIG. 8B, a gap 18 is provided at the boundary of the interference fringe blocks of each color to give an allowance for an error. The gap 18 is hereinafter referred to as a guard gap (Guard Gap) (FIG. 8A is a diagram showing the interference fringe layer 2 without the guard gap). When the guard gap 18 is provided in the hologram display device shown in FIG. 7 (b) where chromatic aberration has occurred, interference fringes having a structure as shown in FIG. 9 (a) are formed. Since the interference fringes transmit illumination light having a wavelength different from that at the time of recording, which has been a cause of chromatic aberration, these illumination lights do not affect the reproduced light.

例えば、図9(a)の上から一番目の矢印で示される青色(B)波長の照明光は、ガードギャップ18が無ければ、図7(b)の上から一番目の矢印で示される照明光のように赤色(R)のための干渉縞で反射されてしまうことになる。図9(b)に示すようにここにガードギャップ18が設けられているからこそ、この青色(B)波長の照明光はガラス基板10に透過するのであり、このことにより、この青色(B)波長の照明光は色収差を生じなくなる(再生光に影響を与えなくなる)。 For example, the illumination light of the blue (B) wavelength indicated by the first arrow from the top of FIG. 9 (a) is the illumination indicated by the first arrow from the top of FIG. 7 (b) if there is no guard gap 18. It will be reflected by the interference fringes for red (R) like light. As shown in FIG. 9 (b), the illumination light having the blue (B) wavelength is transmitted to the glass substrate 10 because the guard gap 18 is provided here, and as a result, the blue (B) The illumination light of the wavelength does not cause chromatic aberration (it does not affect the reproduced light).

なお、ここで図9(a)に示す構成は、反射型ホログラム表示装置として利用されるものであり、境界領域(ガードギャップ)の光を透過することで色収差を発生しないようにしている。一方、図9(b)に示す構成は、透過型ホログラム表示装置として利用されるものであり、境界領域(ガードギャップ)の光を遮断する(透過しない)ことで色収差を発生しないようにしている。例えば、図9(b)の上から一番目の矢印で示される青色(B)波長の照明光は、ガードギャップ18が無ければ、赤色(R)のための干渉縞を通過した上で図7(b)の上から一番目の矢印で示される照明光のように青色(B)のためのカラーフィルタ4bを通過することになる。図9(b)に示すようにここにガードギャップ18が設けられているからこそ、この青色(B)波長の照明光はガラス基板10端で遮断されるのであり、このことにより、この青色(B)波長の照明光は色収差を生じなくなる(再生光に影響を与えなくなる)。 The configuration shown in FIG. 9A is used as a reflective hologram display device, and chromatic aberration is prevented from being generated by transmitting light in a boundary region (guard gap). On the other hand, the configuration shown in FIG. 9B is used as a transmissive hologram display device, and chromatic aberration is prevented from occurring by blocking (not transmitting) light in the boundary region (guard gap). .. For example, the illumination light of the blue (B) wavelength indicated by the first arrow from the top of FIG. 9 (b) passes through the interference fringes for red (R) without the guard gap 18, and then in FIG. 7. It passes through the color filter 4b for blue (B) like the illumination light indicated by the first arrow from the top of (b). As shown in FIG. 9B, the guard gap 18 is provided here, so that the illumination light having the blue (B) wavelength is blocked at the 10 end of the glass substrate. B) The illumination light of the wavelength does not cause chromatic aberration (it does not affect the reproduced light).

このように、反射型ホログラム表示装置と透過型ホログラム表示装置は、ガードギャップの役割が異なるので、用途に応じて設計をする必要がある。 As described above, the reflective hologram display device and the transmissive hologram display device have different roles of the guard gap, and therefore need to be designed according to the application.

また、ガードギャップ幅があまりに広いと再生像が劣化することについても、発明者は知見を得ている。シミュレーションと光学再生を繰り返した結果、発明者は、ストライプ幅については100μmが、ガードギャップ幅については50μmが、最適値であると判断している(ストライプについては後で説明する)。 The inventor has also obtained knowledge that the reproduced image deteriorates when the guard gap width is too wide. As a result of repeating the simulation and the optical reproduction, the inventor has determined that the optimum value is 100 μm for the stripe width and 50 μm for the guard gap width (the stripe will be described later).

1.8.カラーフィルタにおける複数のセグメントの構成
次に、カラーフィルタにおける複数のセグメントの構成例について説明する。図5に示すように、干渉縞16の画素ブロック(2r、2g、2b)ごとに、カラーフィルタ4の(RGB)セグメント(4r、4g、4b)が適用される。即ち、本実施形態に係るカラーフィルタ4は、複数のセグメントにより構成される。また、一つのセグメントに隣接するセグメントは、その(一つの)セグメントとは異なるものである。
1.8. Configuration of a plurality of segments in a color filter Next, an example of configuration of a plurality of segments in a color filter will be described. As shown in FIG. 5, the (RGB) segment (4r, 4g, 4b) of the color filter 4 is applied to each pixel block (2r, 2g, 2b) of the interference fringe 16. That is, the color filter 4 according to the present embodiment is composed of a plurality of segments. Also, a segment adjacent to one segment is different from that (one) segment.

図2、図5、及び図8に示すカラーフィルタ4は、複数のセグメントは鉛直ストライプを形成しているが、複数のセグメントの構成はこれに限定されるものでは無い。例えば、図10に示すように、複数のセグメントが水平ストライプを形成してもよい。水平ストライプの形成時には垂直方向のみの誤差を考慮すればよいので、セグメント同士の位置合わせが容易である、というメリットがある。更に、そもそも立体画像では水平方向の視差が重要である。つまり、水平方向の視差において誤りが極力生じないことが望ましいため、カラーフィルタを用いるホログラム表示装置においては、セグメントの形成するストライプが鉛直ではなく水平である方が、再生像が綺麗に見えると言える。 In the color filter 4 shown in FIGS. 2, 5, and 8, a plurality of segments form vertical stripes, but the configuration of the plurality of segments is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, a plurality of segments may form horizontal stripes. Since it is only necessary to consider the error in the vertical direction when forming the horizontal stripe, there is an advantage that the alignment of the segments is easy. Furthermore, horizontal parallax is important in stereoscopic images in the first place. In other words, since it is desirable that errors do not occur in horizontal parallax as much as possible, it can be said that in a hologram display device using a color filter, the reproduced image looks better when the stripes formed by the segments are horizontal rather than vertical. ..

更に、カラーフィルタの複数のセグメントの構成は、鉛直ストライプと水平ストライプ以外のものであってもよい。図示していないが、デルタを構成するものでもよい。 Further, the composition of the plurality of segments of the color filter may be other than the vertical stripe and the horizontal stripe. Although not shown, it may constitute a delta.

[第2の実施形態]
2.ホログラム表示装置のその他の構成
本発明に係るホログラム表示装置は、第1の実施形態のものに限定されず、様々な変更や修正を取り入れることができる。以下では、特に、反射型ホログラム表示装置のその他の構成の例を説明する。なお、以下の反射型ホログラム表示装置のその他の構成は、第1の実施形態に係る反射型ホログラム表示装置と基本的に同一のものであり、両者の差異を中心に説明する。
[Second Embodiment]
2. 2. Other Configurations of Hologram Display Device The hologram display device according to the present invention is not limited to that of the first embodiment, and various changes and modifications can be incorporated. In particular, examples of other configurations of the reflective hologram display device will be described below. The other configurations of the following reflective hologram display device are basically the same as those of the reflective hologram display device according to the first embodiment, and the differences between the two will be mainly described.

一般的に、カラーフィルタを伴うフルカラー計算機合成ホログラム表示装置のうち反射型のものは、像があまり明るくないという問題点を有することが多い。カラーフィルタの製作誤差が必ずしも小さくないこと、反射型ホログラムでは透過率があまり高くないカラーフィルタを光が少なくとも二重に透過すること、等がその原因として挙げられている。 In general, among full-color computer composite hologram display devices equipped with color filters, reflective ones often have a problem that the image is not so bright. The causes are that the manufacturing error of the color filter is not always small, and that light is transmitted at least twice through the color filter whose transmittance is not so high in the reflective hologram.

上述の問題点の解決策の一つとして位相変調の利用が挙げられる。図11(b−1)及び(b−2)は、位相変調の考え方を利用した反射型ホログラム表示装置の模式図である。これに対して、図11(a−1)及び(a−2)は、光の振幅変調を利用した反射型ホログラム表示装置の模式図である。 One of the solutions to the above problems is the use of phase modulation. 11 (b-1) and 11 (b-2) are schematic views of a reflective hologram display device using the concept of phase modulation. On the other hand, FIGS. 11 (a-1) and 11 (a-2) are schematic views of a reflective hologram display device using amplitude modulation of light.

図11(a−1)は、光の振幅変調を利用した反射型ホログラム表示装置における、不透明干渉縞を模式的に示す図である。光の振幅変調を利用した反射型ホログラム表示装置においては、不透明干渉縞の製作は比較的容易であるが、光の利用効率が低く像が暗くなる、という問題点を含む。一方、図11(b−1)は、光の位相変調を利用した反射型ホログラム表示装置における、透明干渉縞を模式的に示す図である。光の位相変調を利用した反射型ホログラム表示装置においては、光の利用効率が高くなり像は明るくなる。 FIG. 11A-1 is a diagram schematically showing opaque interference fringes in a reflective hologram display device using light amplitude modulation. In the reflective hologram display device using the amplitude modulation of light, it is relatively easy to manufacture the opaque interference fringes, but there is a problem that the light utilization efficiency is low and the image becomes dark. On the other hand, FIG. 11B-1 is a diagram schematically showing transparent interference fringes in a reflective hologram display device using phase modulation of light. In a reflective hologram display device that utilizes phase modulation of light, the efficiency of light utilization becomes high and the image becomes bright.

図11(a−2)は、光の振幅変調を利用した反射型ホログラム表示装置の横断面を模式的に示す図である。図11(b−2)は、光の位相変調を利用した反射型ホログラム表示装置の横断面を模式的に示す図である。図11(a−2)に示す反射型ホログラム表示装置は、既に説明したように、ガラス基板10、干渉縞層2、及びカラーフィルタ4が積層されて構成されている。ここで干渉縞層2は金属層により構成される。 FIG. 11 (a-2) is a diagram schematically showing a cross section of a reflective hologram display device using amplitude modulation of light. FIG. 11 (b-2) is a diagram schematically showing a cross section of a reflective hologram display device using phase modulation of light. As described above, the reflective hologram display device shown in FIG. 11A-2 is configured by laminating a glass substrate 10, an interference fringe layer 2, and a color filter 4. Here, the interference fringe layer 2 is composed of a metal layer.

これに対して図11(b−2)に示す反射型ホログラム表示装置は、ガラス基板10、金属膜32、フォトレジスト層22及びカラーフィルタ4が積層されて構成されている。ここでフォトレジスト層22が干渉縞を構成する。透明のフォトレジスト層22が干渉縞を構成していることから、光の利用効率が高くなり像は明るくなる。 On the other hand, the reflective hologram display device shown in FIG. 11 (b-2) is configured by laminating a glass substrate 10, a metal film 32, a photoresist layer 22, and a color filter 4. Here, the photoresist layer 22 forms interference fringes. Since the transparent photoresist layer 22 forms interference fringes, the efficiency of light utilization becomes high and the image becomes bright.

[第3の実施形態]
第3の実施形態は、転写により生成される体積型ホログラムを利用する。つまり、第3の実施形態は、体積型ホログラムの原理、特に、デニシューク型の体積型ホログラムの原理を利用する。
[Third Embodiment]
The third embodiment utilizes a volumetric hologram generated by transfer. That is, the third embodiment utilizes the principle of volumetric holograms, in particular the principle of Denishuk-type volumetric holograms.

3.1.薄いホログラム及び厚いホログラム、並びに、体積型ホログラム(厚いホログラム)の利点
図12及び図13を用いて、薄いホログラム及び厚いホログラム、並びに、体積型ホログラムの利点について説明する。
3.1. Advantages of Thin Holograms and Thick Holograms and Volumetric Holograms (Thick Holograms) With reference to FIGS. 12 and 13, the advantages of thin holograms and thick holograms and volumetric holograms will be described.

3.1.1.薄いホログラム
まず図12(a)は、従来の透過型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。図12(a)に示す透過型ホログラムの撮影(記録)形態では、レーザ52から出た光がビームスプリッタ54により2方向に分岐される。分岐されたレーザ光の一方は、ミラー56及びレンズ60を経由して(記録したい)物体64に照射される。分岐されたレーザ光のもう一方は、ミラー58、レンズ62a及びレンズ62bを経由して、記録材料70に直接照射される。
3.1.1. Thin Hologram First, FIG. 12A is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a conventional transmissive hologram. In the imaging (recording) mode of the transmissive hologram shown in FIG. 12A, the light emitted from the laser 52 is split in two directions by the beam splitter 54. One of the branched laser beams is applied to the object 64 (to be recorded) via the mirror 56 and the lens 60. The other of the branched laser beams is directly applied to the recording material 70 via the mirror 58, the lens 62a and the lens 62b.

物体64からの反射光である物体光68と、記録材料70に直接照射される参照光66とは、記録材料上で干渉し合うが、その強度分布を記録材料により記録したものがホログラムとなる。再生時には、参照光66と同じ再生照明光が記録材料70に照射される。このとき再生照明光とは逆側から記録材料70を眺めると、記録材料70を透過した先に物体像が再生される。よって、図12(a)に示す撮影(記録)形態により記録されるホログラムは透過型ホログラムである。 The object light 68, which is the reflected light from the object 64, and the reference light 66, which is directly irradiated on the recording material 70, interfere with each other on the recording material, and the intensity distribution of the reference light 66 is recorded by the recording material as a hologram. .. At the time of reproduction, the recording material 70 is irradiated with the same reproduction illumination light as the reference light 66. At this time, when the recording material 70 is viewed from the side opposite to the reproduction illumination light, the object image is reproduced before passing through the recording material 70. Therefore, the hologram recorded by the photographing (recording) mode shown in FIG. 12A is a transmissive hologram.

また図12(a)に示す撮影(記録)形態のように、記録材料70に対して参照光66と物体光68とは同じ方向(同じ側)から照射されることから、干渉縞は記録材料70の表面に生成される。このようなホログラムは、後で説明する「厚いホログラム」に対して、「薄いホログラム」と一般に称される。 Further, as in the photographing (recording) mode shown in FIG. 12A, since the reference light 66 and the object light 68 are irradiated from the same direction (same side) to the recording material 70, the interference fringes are the recording material. Generated on the surface of 70. Such holograms are commonly referred to as "thin holograms" as opposed to "thick holograms" which will be described later.

3.1.2.厚いホログラム(体積型ホログラム)
次に、図12(b)は、従来の反射型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。図12(b)に示す反射型ホログラムの撮影(記録)形態では、レーザ52から出た光がビームスプリッタ54により2方向に分岐される。分岐されたレーザ光の一方は、ミラー56及びレンズ60を経由して(記録したい)物体64に照射される。分岐されたレーザ光のもう一方は、二枚のミラー(ミラー58、ミラー59)、レンズ62a及びレンズ62bを経由して、物体64とは逆の側から記録材料70に直接照射される。
3.1.2. Thick hologram (volumetric hologram)
Next, FIG. 12B is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a conventional reflective hologram. In the imaging (recording) mode of the reflective hologram shown in FIG. 12B, the light emitted from the laser 52 is split in two directions by the beam splitter 54. One of the branched laser beams is applied to the object 64 (to be recorded) via the mirror 56 and the lens 60. The other of the branched laser beams is directly applied to the recording material 70 from the side opposite to the object 64 via the two mirrors (mirror 58, mirror 59), the lens 62a and the lens 62b.

物体64からの反射光である物体光68と、物体64とは逆の側から記録材料70に直接照射される参照光66とは、記録材料上で干渉し合うが、その強度分布を記録材料により記録したものがホログラムとなる。再生時には、参照光66と同じ再生照明光が記録材料70に照射される。このとき再生照明光の側から記録材料70を眺めると、再生照明光の反射により物体像が再生される。よって、図12(b)に示す撮影(記録)形態により記録されるホログラムは反射型ホログラムである。 The object light 68, which is the reflected light from the object 64, and the reference light 66, which is directly applied to the recording material 70 from the opposite side of the object 64, interfere with each other on the recording material, but the intensity distribution thereof is recorded. What is recorded by is a hologram. At the time of reproduction, the recording material 70 is irradiated with the same reproduction illumination light as the reference light 66. At this time, when the recording material 70 is viewed from the side of the reproduction illumination light, the object image is reproduced by the reflection of the reproduction illumination light. Therefore, the hologram recorded by the photographing (recording) mode shown in FIG. 12B is a reflective hologram.

また図12(b)に示す撮影(記録)形態のように、記録材料70に対して参照光66と物体光68とは逆の方向(逆の側)から照射されることから、干渉縞は記録材料70深さ方向に3次元的に記録される。このようなホログラムは、前述の「薄いホログラム」に対して、「厚いホログラム」と一般に称され、更に「体積型ホログラム」とも称される。 Further, as in the photographing (recording) mode shown in FIG. 12B, the recording material 70 is irradiated from the opposite direction (opposite side) to the reference light 66 and the object light 68, so that the interference fringes are generated. Recording material 70 Three-dimensionally recorded in the depth direction. Such a hologram is generally referred to as a "thick hologram" as opposed to the above-mentioned "thin hologram", and is also further referred to as a "volumetric hologram".

3.1.3.体積型ホログラムの利点
図13(a)は、薄いホログラムの概略の縦断面図である。薄いホログラムでは干渉縞は記録材料70の表面に2次元的に生成される。これに対して、図13(b)は、体積型ホログラム(厚いホログラム)の概略の縦断面図である。体積型ホログラムでは干渉縞は記録材料70の深さ方向に3次元的に生成される。またこの場合、干渉縞はホログラム面にほぼ平行な多数の層状構造として記録される。縞相互間での多重干渉により再生光が生じることから、体積型ホログラムは、薄いホログラムに比べて、波長選択性及び角度選択性に優れていることが知られている。
3.1.3. Advantages of Volumetric Hologram FIG. 13 (a) is a schematic longitudinal sectional view of a thin hologram. In thin holograms, interference fringes are two-dimensionally generated on the surface of the recording material 70. On the other hand, FIG. 13B is a schematic vertical sectional view of a volumetric hologram (thick hologram). In the volume hologram, the interference fringes are generated three-dimensionally in the depth direction of the recording material 70. In this case, the interference fringes are recorded as a large number of layered structures substantially parallel to the hologram surface. It is known that volumetric holograms are superior in wavelength selectivity and angle selectivity to thin holograms because regenerated light is generated by multiple interference between fringes.

そうすると、体積型ホログラムと、前に説明した計算機合成ホログラム(CGH)とを組み合わせた「体積型の計算機合成ホログラム」を想定した場合、以下の(1−a)〜(2−b)などのような利点が挙げられる。 Then, assuming a "volumetric computer composite hologram" in which the volumetric hologram and the computer composite hologram (CGH) described above are combined, the following (1-a) to (2-b) and the like are obtained. There are many advantages.

(1)計算機合成ホログラム(CHG)そのものの利点
(1−a)ホログラム作成のために実物体が不要である。データとしての立体モデルだけからホログラムが作成され得る。
(1−b)データはデジタルデータとして保存及び転送が可能である。
(1) Advantages of computer composite hologram (CHG) itself (1-a) No real object is required to create the hologram. A hologram can be created only from a three-dimensional model as data.
(1-b) Data can be stored and transferred as digital data.

(2)体積型ホログラムの利点
(2−a)波長選択性に優れており、白色再生照明光を用いても記録時と同じ波長のみが選択されて再生される。つまり白色再生照明光で再生可能である。
(2−b)角度選択性に優れており、再生照明光の光源が大きくても再生可能である。
(2) Advantages of volumetric hologram (2-a) It is excellent in wavelength selectivity, and even if white reproduction illumination light is used, only the same wavelength as at the time of recording is selected and reproduced. That is, it can be reproduced with white reproduction illumination light.
(2-b) It has excellent angle selectivity and can be reproduced even if the light source of the reproduction illumination light is large.

ところで、計算機合成ホログラム(CHG)を作成するための通常の方法、例えば、プリンタによる方法や微細加工技術による方法によっては、干渉縞が記録材料の深さ方向に3次元的に生成される体積型ホログラムは、生成され得ない。そこで、第3の実施形態では、原版CGH(計算機合成ホログラム)(干渉縞)を体積型ホログラムに転写することにより、前述にて想定した「体積型の計算機合成ホログラム」を実現させる。第3の実施形態に係る「体積型の計算機合成ホログラム」は転写により生成されるので、大量生産が容易となる。 By the way, depending on the usual method for creating a computer composite hologram (CHG), for example, a method using a printer or a method using a fine processing technique, an interference fringe is generated three-dimensionally in the depth direction of the recording material. Holograms cannot be produced. Therefore, in the third embodiment, the original CGH (computer composite hologram) (interference fringe) is transferred to the volumetric hologram to realize the “volumetric computer composite hologram” assumed above. Since the "volumetric computer synthetic hologram" according to the third embodiment is generated by transfer, mass production is facilitated.

3.1.4.デニシューク型の体積型ホログラム
ここでデニシューク型の体積型ホログラムについて説明する。図12(c)は、デニシューク型の体積型ホログラムの撮影(記録)形態を示す簡略図である。図12(c)に示すデニシューク型の体積型ホログラムの撮影(記録)形態では、レーザ52から出てミラー56及びレンズ60を経由する光が、記録材料70を透過して(記録したい)物体64に照射される。レーザ52から出てミラー56及びレンズ60を経由する光は、参照光66としても機能する。よって、物体64から反射した物体光68と参照光66とが干渉して、記録材料70に干渉縞が記録され、デニシューク型ホログラムが作製される。このデニシューク型ホログラムの作製にあたっては、物体光68が参照光66と反対側から記録材料70に入射するため、デニシューク型ホログラムは体積型ホログラムとなる。
3.1.4. Denishuk-type volumetric hologram Here, the Denishuk-type volumetric hologram will be described. FIG. 12 (c) is a simplified diagram showing an imaging (recording) form of a Denishuk-type volumetric hologram. In the imaging (recording) mode of the Denishuk-type volumetric hologram shown in FIG. 12 (c), the light emitted from the laser 52 and passing through the mirror 56 and the lens 60 passes through the recording material 70 and is transmitted (to be recorded) to the object 64. Is irradiated to. The light emitted from the laser 52 and passing through the mirror 56 and the lens 60 also functions as the reference light 66. Therefore, the object light 68 reflected from the object 64 and the reference light 66 interfere with each other, interference fringes are recorded on the recording material 70, and a Denishuk-type hologram is produced. In producing this Denishuk-type hologram, since the object light 68 is incident on the recording material 70 from the side opposite to the reference light 66, the Denishuk-type hologram becomes a volumetric hologram.

体積型ホログラムを撮影(記録)するデニシューク型ホログラムは、記録光学系が非常に簡単である、振動などの擾乱に強い、大型の物体を撮影しやすい、などの利点を備えることが知られている。そこで、第3の実施形態では、原版CGH(計算機合成ホログラム)(干渉縞)を、デニシューク型の体積型ホログラムに転写することで、ホログラム表示装置を作製する。 Denishuk holograms that capture (record) volumetric holograms are known to have advantages such as a very simple recording optical system, resistance to disturbances such as vibration, and easy imaging of large objects. .. Therefore, in the third embodiment, a hologram display device is manufactured by transferring the original CGH (computer synthetic hologram) (interference fringes) to a Denisuke type volumetric hologram.

3.2.デニシューク型の体積型ホログラムの転写による作製
第3の実施形態に係る、デニシューク型の体積型ホログラムの、転写による作製の原理及び概略手順を説明する。図14は、第3の実施形態に係るデニシューク型の体積型ホログラムの転写による作製にて用いられる、金属膜高解像度の原版CGHの再生の様子を示す概略図である。ここでの金属膜高解像度の原版CGH(の干渉縞)は、レーザリソグラフィにより作製されるものであり、干渉縞自体の反射率が高く、反射型として高効率の再生を可能にするものである。
3.2. Preparation by Transfer of Denishuk-type Volumetric Hologram The principle and schematic procedure of preparation of the Denishuk-type volumetric hologram according to the third embodiment by transfer will be described. FIG. 14 is a schematic view showing a state of reproduction of a metal film high-resolution original CGH used in the production by transfer of a Denishuk-type volumetric hologram according to a third embodiment. The high-resolution original CGH (interference fringe) of the metal film here is produced by laser lithography, has a high reflectance of the interference fringe itself, and enables highly efficient reproduction as a reflection type. ..

金属膜高解像度の原版CGH(の干渉縞)は、クロム膜88表面に形成されている。また、クロム膜88表面はガラス基板90に密着して覆われている。再生照明光源80から再生照明光82が、ガラス基板90及びクロム膜88表面に照射されると、再生照明光源80の側にいる観察者94に対しては、再生像86を伴う再生光84が生成(再生)されて届くことになる。 The metal film high-resolution original CGH (interference fringes) is formed on the surface of the chromium film 88. Further, the surface of the chromium film 88 is closely covered with the glass substrate 90. When the reproduction illumination light 82 is irradiated from the reproduction illumination light source 80 to the surfaces of the glass substrate 90 and the chromium film 88, the reproduction light 84 accompanied by the reproduction image 86 is emitted to the observer 94 on the side of the reproduction illumination light source 80. It will be generated (reproduced) and delivered.

次に図15は、金属膜高解像度の原版CGHの、記録材料105への転写の様子を示す概略図である。図15においては、金属膜高解像度の原版CGH(の干渉縞)が形成されたクロム膜88表面を密着して覆うガラス基板90に、記録材料105が貼り付けられている。また、原版CGH作成のための仮想参照光球面波の中心位置と一致するように、再生照明光源96のスペイシャルフィルタ98のピンホール位置が設定されている。 Next, FIG. 15 is a schematic view showing the state of transfer of the metal film high-resolution original CGH to the recording material 105. In FIG. 15, the recording material 105 is attached to the glass substrate 90 that closely covers the surface of the chromium film 88 on which the original plate CGH (interference fringes) of the metal film high resolution is formed. Further, the pinhole position of the spatial filter 98 of the reproduction illumination light source 96 is set so as to coincide with the center position of the virtual reference optical spherical wave for creating the original CGH.

再生照明光源96から再生照明光82が、原版CGH(の干渉縞)の形成されたクロム膜88表面に照射されると、図14にて説明したように、再生像86を伴う再生光84が生成(再生)される。この再生光が物体光103となり、更に、再生照明光源96からの再生照明光82が同時に参照光101となって、記録材料105に干渉縞が記録される。このことは、金属膜高解像度の原版CGHの転写である。同時に、このことは、図12(c)で示したデニシューク型の体積型ホログラムの撮影(記録)形態にて、記録材料70の背面に置いた物体64の物体光68光波を記録することと同じである。よって、転写により作製されるものは体積型ホログラムとなる。 When the reproduction illumination light 82 is irradiated from the reproduction illumination light source 96 to the surface of the chromium film 88 on which the original CGH (interference fringes) are formed, the reproduction light 84 with the reproduction image 86 is generated as described in FIG. It is generated (reproduced). The regenerated light becomes the object light 103, and the regenerated illumination light 82 from the regenerated illumination light source 96 simultaneously becomes the reference light 101, and interference fringes are recorded on the recording material 105. This is a transfer of the metal film high resolution original CGH. At the same time, this is the same as recording the object light 68 light wave of the object 64 placed on the back surface of the recording material 70 in the imaging (recording) form of the Denishuk type volumetric hologram shown in FIG. 12 (c). Is. Therefore, what is produced by transfer is a volumetric hologram.

図15に示す記録材料105としては、銀塩フィルムやフォトポリマなどが用いられる。図15では、記録材料105は、金属膜高解像度の原版CGH(の干渉縞)が形成されたクロム膜88表面を密着して覆うガラス基板90に貼り付けられているが、記録材料105は金属膜高解像度の原版CGH(の干渉縞)が形成されたクロム膜88表面に貼り付けられてもよい。 As the recording material 105 shown in FIG. 15, a silver salt film, a photopolymer, or the like is used. In FIG. 15, the recording material 105 is attached to a glass substrate 90 that closely covers the surface of the chromium film 88 on which the original plate CGH (interference fringes) of the metal film high resolution is formed, but the recording material 105 is made of metal. The film may be attached to the surface of the chromium film 88 on which the high-resolution original CGH (interference fringes) is formed.

以上のように、転写により作製されるデニシューク型の体積型ホログラムは、レーザリソグラフィにより作製される金属膜高解像度の原版CGHが、反射型ホログラムとして高効率の再生を可能にすることを利用している。一回露光のワンステップにより体積型ホログラムに転写され得るため、記録光学系が簡素であり、振動に対する耐性が極めて強く、更に、波長選択性・角度選択性に優れたホログラムを生成し得ることになる。 As described above, the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer utilizes the fact that the metal film high-resolution original CGH produced by laser lithography enables highly efficient reproduction as a reflective hologram. There is. Since it can be transferred to a volumetric hologram by one step of one exposure, the recording optical system is simple, the resistance to vibration is extremely strong, and a hologram having excellent wavelength selectivity and angle selectivity can be generated. Become.

よって、転写により作製されるデニシューク型の体積型ホログラムは、白色光源や大きい光源などの様々な光源で再生可能な転写CGHとなり得る。また、白色再生光源を用いても、転写時に利用した光(再生照明光、再生光、及び参照光)の波長のみが、再生される。このことから、以下で説明するように、転写により作製されるデニシューク型の体積型ホログラムは、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置に展開することが可能となる。 Therefore, the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer can be a transfer CGH that can be reproduced by various light sources such as a white light source and a large light source. Further, even if a white reproduction light source is used, only the wavelength of the light (regeneration illumination light, reproduction light, and reference light) used at the time of transfer is reproduced. From this, as will be described below, the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer can be developed in a full-color high-resolution computer composite hologram display device.

3.3.転写により作製されるデニシューク型の体積型ホログラムのフルカラー化
図16、図17、図18及び図19を用いて、転写により作製されるデニシューク型の体積型ホログラムの、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置への展開を説明する。
3.3. Full-colorization of Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer Using FIGS. 16, 17, 18 and 19, a full-color high-resolution computer composite hologram display device for Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer. The development to is explained.

3.3.1.第1の形態のフルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法
図16は、第1の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。まず、原版CGH・R110r、原版CGH・G110g、及び、原版CGH・B110bは、夫々、R(赤色)G(緑色)B(青色)の各色の、CGHの干渉縞を表している。最初に、原版CGH・R110rを、R(赤色)レーザを(図14、図15における)再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムR(赤色)112rに転写する(記録後の記録材料R(赤色)を作成する)。次に、原版CGH・R110gを、G(緑色)レーザを再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムG(緑色)112gに転写する(記録後の記録材料G(緑色)を作成する)。更に、原版CGH・R110bを、B(青色)レーザを再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムB(青色)112bに転写する(記録後の記録材料B(青色)を作成する)。
3.3.1. Method for Fabricating Full-Color High-Resolution Computer Synthetic Hologram Display Device of the First Form FIG. 16 shows a full-color high-resolution computer synthetic hologram display in which the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer of the first embodiment is full-color. It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the apparatus. First, the original CGH / R110r, the original CGH / G110g, and the original CGH / B110b each represent CGH interference fringes of each color of R (red), G (green), and B (blue). First, the original CGH / R110r is transferred to the volumetric hologram R (red) 112r by using the R (red) laser as the regenerative illumination light (in FIGS. 14 and 15) and the reference light (recording after recording). Create material R (red)). Next, 110 g of the original CGH / R is transferred to 112 g of the volumetric hologram G (green) by using the G (green) laser as the reproduction illumination light and the reference light (to create the recording material G (green) after recording). ). Further, the original CGH / R110b is transferred to the volumetric hologram B (blue) 112b by using the B (blue) laser as the reproduction illumination light and the reference light (creating the recording material B (blue) after recording). ..

最後に、記録後の記録材料R、G及びBが重ね合わされて、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置が作製される。この第1の形態に係る作製方法では、原版CGHが3枚、転写ホログラムが3枚用いられ、転写ショット数が3回となる。この作製方法では、位置合わせが容易であることが特徴としてあげられる。勿論、転写により生成される記録材料R、G、Bの作製順序は、図16に示すものと異なっていてもよい。記録後の記録材料R、G及びBの、重ね合わせの順序も図16に示すものと異なっていてもよい。 Finally, the recording materials R, G, and B after recording are superposed to produce a full-color high-resolution computer composite hologram display device. In the production method according to the first embodiment, three original CGHs and three transfer holograms are used, and the number of transfer shots is three. A feature of this manufacturing method is that it is easy to align. Of course, the production order of the recording materials R, G, and B produced by the transfer may be different from that shown in FIG. The order of superposition of the recording materials R, G, and B after recording may also be different from that shown in FIG.

3.3.2.第2の形態のフルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法
図17は、第2の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。まず図16と同様に、原版CGH・R110r、原版CGH・G110g、及び、原版CGH・B110bは、夫々、R(赤色)G(緑色)B(青色)の各色の、CGHの干渉縞を表している。
3.3.2. Method for Fabricating Full-Color High-Resolution Computer Synthetic Hologram Display Device of the Second Form FIG. 17 shows a full-color high-resolution computer synthetic hologram display in which the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer of the second embodiment is full-color. It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of the apparatus. First, similarly to FIG. 16, the original CGH / R110r, the original CGH / G110g, and the original CGH / B110b each represent CGH interference fringes of each color of R (red), G (green), and B (blue). There is.

最初に、原版CGH・R110rを、R(赤色)レーザを(図14、図15における)再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムR(赤色)112rに転写する(記録後の記録材料R(赤色)を作成する)。 First, the original CGH / R110r is transferred to the volumetric hologram R (red) 112r by using the R (red) laser as the regenerative illumination light (in FIGS. 14 and 15) and the reference light (recording after recording). Create material R (red)).

次に、体積型ホログラムR(赤色)112rの記録材料R(赤色)に重ねて、G(緑色)レーザを再生照明光及び参照光として原版CGH・G110gを転写して、体積型ホログラムRG(赤色、緑色)112rgの記録材料RG(赤色、緑色)を作成する。 Next, the volume hologram R (red) 112r is superposed on the recording material R (red), and the original CGH / G 110 g is transferred using the G (green) laser as the reproduction illumination light and the reference light to transfer the volume hologram RG (red). , Green) 112 rg of recording material RG (red, green) is created.

更に、体積型ホログラムRG(赤色、緑色)112rgの記録材料RG(赤色、緑色)に重ねて、B(青色)レーザを再生照明光及び参照光として原版CGH・B110bを転写して、体積型ホログラムRGB(赤色、緑色、青色)112rgbの記録材料RGB(赤色、緑色、青色)を作成する。この第2の形態に係る作製方法では、原版CGHが3枚、転写ホログラムが1枚用いられ、転写ショット数が3回となる。この作製方法では、多重露光が行われること、及び、位置合わせが困難であることが特徴としてあげられる。第2の形態に係る作製方法では、R、G、Bレーザによる、転写の順序は、図17に示すものと異なっていてもよい。 Further, the volume hologram RG (red, green) is superimposed on the recording material RG (red, green) of 112 rg, and the original CGH / B110b is transferred using the B (blue) laser as the reproduction illumination light and the reference light to transfer the volume hologram. RGB (red, green, blue) 112 rgb recording material RGB (red, green, blue) is created. In the production method according to the second embodiment, three original CGHs and one transfer hologram are used, and the number of transfer shots is three. The features of this manufacturing method are that multiple exposures are performed and that alignment is difficult. In the production method according to the second embodiment, the order of transfer by the R, G, and B lasers may be different from that shown in FIG.

3.3.3.第3の形態のフルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法
図18(a)は、第3の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。図18(a)に示す、原版CGHの記録材料120、及び、カラーフィルタ118は、夫々、第1の実施形態に係る(図2にて示した)干渉縞層2が形成された金属膜、及び、カラーフィルタ4に対応する。よって、原版CGHの記録材料120は、RGB各色の干渉縞ブロック、及び、干渉縞ブロック間のガードギャップを備えている(図8(b)参照)。カラーフィルタ118は、干渉縞ブロックに対応するカラーフィルタの(RGB)セグメントを備えている(図2参照)。
3.3.3. Method for Fabricating a Synthetic Hologram Display Device for a Full-Color High-Resolution Calculator of the Third Form FIG. It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of a synthetic hologram display apparatus. The recording material 120 of the original CGH and the color filter 118 shown in FIG. 18A are metal films on which the interference fringe layer 2 (shown in FIG. 2) according to the first embodiment is formed. And, it corresponds to the color filter 4. Therefore, the recording material 120 of the original CGH includes interference fringe blocks of each color of RGB and a guard gap between the interference fringe blocks (see FIG. 8B). The color filter 118 includes (RGB) segments of the color filter corresponding to the interference fringe block (see FIG. 2).

最初に、原版CGHの記録材料120及びカラーフィルタ118を用いて、R(赤色)レーザを(図14、図15における)再生照明光及び参照光とすることにより、原版CGHを、体積型ホログラムR(赤色)122rに転写する(記録後の記録材料124(赤色)を作成する)。このときには原版CGHの赤色ブロック部分が転写されることになる。 First, the original CGH is converted into a volumetric hologram R by using the recording material 120 of the original CGH and the color filter 118 and using the R (red) laser as the regenerative illumination light (in FIGS. 14 and 15) and the reference light. Transfer to (red) 122r (create recording material 124 (red) after recording). At this time, the red block portion of the original CGH is transferred.

原版CGHの記録材料120、カラーフィルタ118、記録後の記録材料124、及び、転写のためのレーザの概略の位置関係は、図18(b)に示すようなものとなる。以下の手順でも同様である。 The approximate positional relationship between the recording material 120 of the original CGH, the color filter 118, the recording material 124 after recording, and the laser for transfer is as shown in FIG. 18 (b). The same applies to the following procedure.

次に、原版CGHの記録材料120及びカラーフィルタ118を用いて、G(緑色)レーザを再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムR(赤色)122rの記録材料124に重ねて、原版CGHを転写して、体積型ホログラムRG(赤色、緑色)122rgの記録材料124(赤色、緑色)を作成する。このときには原版CGHの緑色ブロック部分が転写されることになる。 Next, using the recording material 120 of the original CGH and the color filter 118, the G (green) laser is used as the reproduction illumination light and the reference light, so that the recording material 124 of the volume hologram R (red) 122r is superimposed. The original CGH is transferred to prepare a recording material 124 (red, green) of 122 rg of volume hologram RG (red, green). At this time, the green block portion of the original CGH will be transferred.

更に、原版CGHの記録材料120及びカラーフィルタ118を用いて、B(青色)レーザを再生照明光及び参照光とすることにより、体積型ホログラムRG(赤色、緑色)122rgの記録材料124に重ねて、原版CGHを転写して、体積型ホログラムRGB(赤色、緑色、青色)122rgbの記録材料124(赤色、緑色、青色)を作成する。このときには原版CGHの青色ブロック部分が転写されることになる。この第3の形態に係る作製方法では、原版CGHが1枚、カラーフィルタが1枚、転写ホログラムが1枚用いられ、転写ショット数が3回となる。この作製方法では、多重露光が行われること、位置合わせが容易であること、及び、原版より高品質のホログラムとなることが特徴としてあげられる。また、カラーフィルタは再利用可能である。第3の形態に係る作製方法では、R、G、Bレーザによる、転写の順序は、図18(a)に示すものと異なっていてもよい。 Further, by using the recording material 120 of the original CGH and the color filter 118 and using the B (blue) laser as the reproduction illumination light and the reference light, the recording material 124 of the volume hologram RG (red, green) 122 rg is superimposed. , The original CGH is transferred to create a recording material 124 (red, green, blue) of volumetric hologram RGB (red, green, blue) 122 rgb. At this time, the blue block portion of the original CGH is transferred. In the production method according to the third embodiment, one original CGH, one color filter, and one transfer hologram are used, and the number of transfer shots is three. The features of this manufacturing method are that multiple exposure is performed, alignment is easy, and a hologram having a higher quality than the original plate is obtained. Also, the color filters are reusable. In the production method according to the third embodiment, the order of transfer by the R, G, and B lasers may be different from that shown in FIG. 18A.

3.3.4.第4の形態のフルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法
図19(a)は、第4の形態の、転写により作製されるデニシューク型体積型ホログラムをフルカラーのものとする、フルカラー高解像度計算機合成ホログラム表示装置の作製方法及び作製装置を示す図である。第3の形態に係る作製方法と同様に、図19(a)に示す、原版CGHの記録材料120、及び、カラーフィルタ118は、夫々、第1の実施形態に係る(図2にて示した)干渉縞層2が形成された金属膜、及び、カラーフィルタ4に対応する。よって、原版CGHの記録材料120は、RGB各色の干渉縞ブロック、及び、干渉縞ブロック間のガードギャップを備えている(図8(b)参照)。カラーフィルタ118は、干渉縞ブロックに対応するカラーフィルタの(RGB)セグメントを備えている(図2参照)。
3.3.4. Method for Fabricating Synthetic Hologram Display Device for Full-Color High-Resolution Calculator of Fourth Mode FIG. 19 (a) shows a full-color high-resolution calculator in which the Denishuk-type volumetric hologram produced by transfer of the fourth embodiment is full-color. It is a figure which shows the manufacturing method and manufacturing apparatus of a synthetic hologram display apparatus. Similar to the manufacturing method according to the third embodiment, the recording material 120 of the original CGH and the color filter 118 shown in FIG. 19A each relate to the first embodiment (shown in FIG. 2). ) Corresponds to the metal film on which the interference fringe layer 2 is formed and the color filter 4. Therefore, the recording material 120 of the original CGH includes interference fringe blocks of each color of RGB and a guard gap between the interference fringe blocks (see FIG. 8B). The color filter 118 includes (RGB) segments of the color filter corresponding to the interference fringe block (see FIG. 2).

第4の形態に係る作製方法では、原版CGHの記録材料120及びカラーフィルタ118を用いて、(R(赤色)レーザ、G(緑色)レーザ、及び、B(青色)レーザを混合した)RGBレーザを(図14、図15における)再生照明光及び参照光とすることにより、原版CGHを、体積型ホログラムRGB(赤色、緑色、青色)122rgbに転写する(記録後の記録材料124(赤色、緑色、青色)を作成する)。この第4の形態に係る作製方法では、RGBの3波長レーザが同軸に重畳される。また第4の形態に係る作製方法では、原版CGHの赤色ブロック部分、緑色ブロック部分、及び青色ブロック部分の全てが、転写されることになる。 In the manufacturing method according to the fourth embodiment, the RGB laser (mixed with R (red) laser, G (green) laser, and B (blue) laser) using the recording material 120 and the color filter 118 of the original CGH. Is transferred to the volumetric hologram RGB (red, green, blue) 122 rgb (recording material 124 (red, green, green) after recording) by using the reproduction illumination light (in FIGS. 14 and 15) and the reference light. , Blue) to create). In the manufacturing method according to the fourth aspect, RGB three-wavelength lasers are coaxially superimposed. Further, in the production method according to the fourth embodiment, all of the red block portion, the green block portion, and the blue block portion of the original CGH are transferred.

原版CGHの記録材料120、カラーフィルタ118、記録後の記録材料124、及び、転写のためのレーザの概略の位置関係は、図19(b)に示すようなものとなる。この第4の形態に係る作製方法では、原版CGHが1枚、カラーフィルタが1枚、転写ホログラムが1枚用いられ、転写ショット数が1回となる。この作製方法では、多重露光が行われること、位置合わせが容易であること、及び、原版より高品質のホログラムとなることが特徴としてあげられる。また、カラーフィルタは再利用可能である。また、転写ショット数が1回であることから、この第4の形態に係る作製方法は、より大量生産向けのものである。 The approximate positional relationship between the recording material 120 of the original CGH, the color filter 118, the recording material 124 after recording, and the laser for transfer is as shown in FIG. 19 (b). In the production method according to the fourth aspect, one original CGH, one color filter, and one transfer hologram are used, and the number of transfer shots is one. The features of this manufacturing method are that multiple exposure is performed, alignment is easy, and a hologram having a higher quality than the original plate is obtained. Also, the color filters are reusable. Further, since the number of transfer shots is one, the production method according to the fourth embodiment is for more mass production.

2・・・干渉縞層、4・・・カラーフィルタ、6・・・レジスト層、8・・・金属膜、8’・・・Cr膜、10・・・ガラス基板、16・・・干渉縞、18・・・ガードギャップ、22・・・フォトレジスト層、32・・・金属膜、64・・・物体、70・・・記録材料、94・・・観察者、82・・・再生照明光、84・・・再生光、101・・・参照光、103・・・物体光。 2 ... Interference fringe layer, 4 ... Color filter, 6 ... Resist layer, 8 ... Metal film, 8'... Cr film, 10 ... Glass substrate, 16 ... Interference fringe , 18 ... guard gap, 22 ... photoresist layer, 32 ... metal film, 64 ... object, 70 ... recording material, 94 ... observer, 82 ... regenerated illumination light , 84 ... Regenerated light, 101 ... Reference light, 103 ... Object light.

Claims (10)

干渉縞が形成された金属膜と、
複数の色のカラーフィルタセグメントが組み合わせられて構成されるカラーフィルタと、
前記金属膜及び前記カラーフィルタを照明する参照光源と
を含み、
前記金属膜の干渉縞は、前記カラーフィルタを構成する個々のカラーフィルタセグメントに対応して形成されており、
異なる色のカラーフィルタセグメント同士が隣接する部位に対応する、前記金属膜の干渉縞において、照明される参照光をガードするガードギャップが設けられており、
前記ガードギャップは、各色の干渉縞のブロックの境界における、カラーフィルタセグメントと干渉縞のブロックとの誤差部分に対する許容量を与える隙間である、
ホログラム表示装置。
A metal film with interference fringes and
A color filter composed of a combination of color filter segments of multiple colors,
Includes the metal film and a reference light source that illuminates the color filter.
The interference fringes of the metal film are formed corresponding to the individual color filter segments constituting the color filter.
In the interference fringes of the metal film corresponding to the portions where the color filter segments of different colors are adjacent to each other, a guard gap is provided to guard the illuminated reference light.
The guard gap is a gap that gives an allowance for an error portion between the color filter segment and the interference fringe block at the boundary between the interference fringe blocks of each color.
Hologram display device.
前記干渉縞が、計算機合成ホログラムに基づいて形成される請求項1に記載のホログラム表示装置。 The hologram display device according to claim 1, wherein the interference fringes are formed based on a computer composite hologram. 個々のカラーフィルタセグメントは、干渉縞における複数画素に対応する
請求項1に記載のホログラム表示装置。
The hologram display device according to claim 1, wherein each color filter segment corresponds to a plurality of pixels in an interference fringe.
反射型であり、且つ、前記ガードギャップが参照光を透過するものである、
請求項1に記載のホログラム表示装置。
It is a reflective type and the guard gap transmits the reference light.
The hologram display device according to claim 1.
透過型であり、且つ、前記ガードギャップが参照光を遮断するものである、
請求項1に記載のホログラム表示装置。
It is a transmissive type, and the guard gap blocks the reference light.
The hologram display device according to claim 1.
参照光源がマルチチップカラーLED光源である
請求項1に記載のホログラム表示装置。
The hologram display device according to claim 1, wherein the reference light source is a multi-chip color LED light source.
前記金属膜と前記カラーフィルタとが密着して形成される
請求項1に記載のホログラム表示装置。
The hologram display device according to claim 1, wherein the metal film and the color filter are formed in close contact with each other.
複数のカラーフィルタセグメントがカラーフィルタパターンを形成する
請求項1に記載のホログラム表示装置。
The hologram display device according to claim 1, wherein a plurality of color filter segments form a color filter pattern.
所定の計算機合成ホログラムにおける干渉縞データを計算するステップと、Steps to calculate the interference fringe data in a given computer composite hologram,
カラーフィルタの作成精度、カラーフィルタの解像度、及び、干渉縞の解像度を踏まえたカラーフィルタの位置誤差情報に基づいて、カラーフィルタパターンの位置補正データ、及び、ガードギャップによる干渉縞の位置補正データを、計算するステップであって、前記ガードギャップは、各色の干渉縞のブロックの境界における、カラーフィルタセグメントと干渉縞のブロックとの誤差部分に対する許容量を与える隙間である、計算するステップと、Based on the color filter creation accuracy, the color filter resolution, and the color filter position error information based on the interference fringe resolution, the color filter pattern position correction data and the interference fringe position correction data due to the guard gap are obtained. The calculation step, wherein the guard gap is a gap that gives an allowance for an error portion between the color filter segment and the interference fringe block at the boundary between the interference fringe blocks of each color.
カラーフィルタパターンの位置補正データ、及び、ガードギャップによる干渉縞の位置補正データに基づいて、干渉縞パターンの合成データを生成するステップと、A step of generating composite data of an interference fringe pattern based on the position correction data of the color filter pattern and the position correction data of the interference fringes due to the guard gap, and
干渉縞パターンの合成データに基づいて、膜に干渉縞を形成するステップと、Steps to form interference fringes on the film based on the composite data of the interference fringe pattern,
干渉縞の形成された膜とカラーフィルタとを貼り合わせるステップとWith the step of bonding the film with the interference fringes and the color filter
を含むincluding
ホログラム表示装置を作製する方法。A method of manufacturing a hologram display device.
マルチチップカラーLEDを構成する各原色LEDの発光スペクトルデータと、カラーフィルタの透過率スペクトルデータに基づいて、マルチチップカラーLEDを構成する各原色LEDの発する原色参照光に対して計算機合成ホログラムの設計波長を最適化するステップと、Design of computer composite hologram for primary color reference light emitted by each primary color LED constituting multi-chip color LED based on emission spectrum data of each primary color LED constituting multi-chip color LED and transmission spectrum data of color filter Steps to optimize the wavelength and
3次元シーンのモデルデータ、及び、前記最適化された計算機ホログラムにおける設計波長のデータに基づいて、各原色参照光に対する計算機合成ホログラムにおける干渉縞データを計算するステップと、A step of calculating the interference fringe data in the computer composite hologram for each primary color reference light based on the model data of the three-dimensional scene and the data of the design wavelength in the optimized computer hologram.
カラーフィルタの作成精度、カラーフィルタの解像度、及び、干渉縞の解像度を踏まえたカラーフィルタの位置誤差情報に基づいて、カラーフィルタパターンの位置補正データ、及び、ガードギャップによる干渉縞の位置補正データを、計算するステップであって、前記ガードギャップは、各色の干渉縞のブロックの境界における、カラーフィルタセグメントと干渉縞のブロックとの誤差部分に対する許容量を与える隙間である、計算するステップと、Based on the color filter creation accuracy, the color filter resolution, and the color filter position error information based on the interference fringe resolution, the color filter pattern position correction data and the interference fringe position correction data due to the guard gap are obtained. The calculation step, wherein the guard gap is a gap that gives an allowance for an error portion between the color filter segment and the interference fringe block at the boundary between the interference fringe blocks of each color.
各原色参照光に対する計算機合成ホログラムにおける干渉縞データ、カラーフィルタパターンの位置補正データ、及び、ガードギャップによる干渉縞の位置補正データに基づいて、干渉縞パターンの合成データを生成するステップと、A step of generating the composite data of the interference fringe pattern based on the interference fringe data in the computer composite hologram for each primary color reference light, the position correction data of the color filter pattern, and the position correction data of the interference fringe by the guard gap.
干渉縞パターンの合成データに基づいて、膜に干渉縞を形成するステップと、Steps to form interference fringes on the film based on the composite data of the interference fringe pattern,
干渉縞の形成された膜とカラーフィルタとを貼り合わせるステップとWith the step of bonding the film with the interference fringes and the color filter
を含むincluding
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