JPH09127612A - ホログラムの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】白濁や曇りが少ないホログラムを容易に作製で
きるホログラムの作製方法を提供する。 【解決手段】参照光を発散させる参照光用レンズ１８の
倍率ｎ_R に対する物体光を発散させる物体光用レンズ１
１の倍率ｎ_O の比ｎ_O ／ｎ_R が、「４」以上となってい
る。物体光同士により形成される干渉縞での回折効率η
_OOと、参照光と物体光とにより形成される干渉縞での回
折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも「１０」で、
且つ回折効率η_OOが５％を越えないように、物体光の強
度Ｅ_O と参照光の強度Ｅ_R とを調整し、拡散板１３を通
した物体光と参照光とにより形成される干渉縞を感光乾
板１５に記録してスクリーンホログラムを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ホログラムの作
製方法に係り、特に、ホログラムをスクリーンとして利
用するスクリーンホログラムの作製方法として好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】表示器から出た表示内容を、ホログラム
にて作製した透明なスクリーン上に映し出し、背景を透
かして見ながら表示内容を確認できるスクリーンホログ
ラムがある。これを利用することにより、銀行や病院等
の窓口において顧客や患者を確認しながら接客を行うこ
とが可能となる。表示内容としては、顧客に対して行う
ものと、接客側に対して行うものと、両方に行うものと
がある。上記以外の利用方法としては、デパートや地下
街等のショールームに広告等を映し出したり、自動車等
のヘッドアップディスプレイ等にも利用することができ
る。

【０００３】図２６には透過型スクリーンを用いた表示
装置を示し、スクリーンホログラム４１の背面側にプロ
ジェクタ４２が配置され、プロジェクタ４２から表示像
を投影して、観察者４３から表示像を見ることができ
る。図２７には反射型スクリーンを用いた表示装置を示
し、スクリーンホログラム４４の正面側にプロジェクタ
４５が配置され、プロジェクタ４５から表示像を投影し
て、観察者４６から表示像を見ることができる。

【０００４】このスクリーンホログラムを作製するため
の一手法として、レーザー光をすりガラス等の拡散体を
通して拡散させ、この拡散光を物体光とし参考光とで形
成された干渉縞を感光乾板に記録する方法がある。より
具体的には、図２８に示すように拡散体４７を透過して
きた拡散光である物体光と参照光の２光束で露光し、感
光乾板４８に干渉縞を記録する。そのとき、図２８に示
すように乾板４８に対して同方向から光を入れる透過型
と、図２９に示すように乾板４９に対して逆方向から光
を入れる反射型とがある。これは、再生時の使用状況に
応じて使い分ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、すりガ
ラス等の拡散体を通して干渉縞を乾板に記録しているた
め、スクリーンホログラムにはすりガラスと同様白濁や
曇りが発生する。よって、透明感が悪く、背景を明瞭に
視認することができない。又、表示像の観察位置以外の
ところからスクリーンホログラムを見た時や、表示像を
映し出していない時に観察者の位置からスクリーンホロ
グラムを見た時、くすんだガラスのように見えて非常に
違和感がある。

【０００６】つまり、図２８，２９に示した作製の際に
おいて、本来は物体光（Ｏ）と参照光（Ｒ）の比である
Ｅ_R ／Ｅ_O を「１」にして露光している。ここで言うＥ
_R ／Ｅ_O とは、干渉縞を記録するホログラム記録乾板上
での物体光と参照光の光強度比、つまりＥ_R ／Ｅ_O ＝
（参照光強度）／（物体光強度）である。しかし、この
ように露光すると、図２９に示す反射型を例にとると、
図３０に示すように、参照光Ｒ₁ と物体光Ｏ₁ ，Ｏ₂ と
で本来必要である干渉縞が記録されると同時に、白濁、
曇りの原因である物体光同士のＯ₁ ，Ｏ₂ で干渉縞が記
録されてしまう（フレネルノイズ）。

【０００７】尚、透明性に優れたスクリーンホログラム
の作製方法として感光乾板に対し指向性を持つ光（物体
光）をいろいろな方向から照射して多重露光することに
より、スクリーンホログラムを作製する方法等もある
が、時間がかかり、露光する装置の部品数が多くなる等
の問題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、白濁や曇りが
少ないホログラム（例えば、スクリーンホログラム）を
容易に作製することができるホログラムの作製方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、物体光同士により形成される干渉縞での回折効率η
_OOと、参照光と物体光とにより形成される干渉縞での回
折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも「１０」で、
且つ回折効率η_OOが５％を越えないように、物体光の強
度Ｅ_O と参照光の強度Ｅ_R とを調整する。よって、物体
光同士の相互干渉による干渉縞が形成されにくくなり、
白濁や曇りが少ないホログラムが得られる。

【００１０】つまり、η_RO／η_OOを少なくとも「１０」
としたことにより、ホログラムにより回折した光の強度
が低くなり、例えば表示像が暗くなり視認性に劣るとい
うことを回避することができる。又、回折効率η_OOが５
％を越えないようにすることにより、ノイズ率が増大し
白濁や曇りが顕著となり透明感が悪化して背景の認識が
困難となるということを回避することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、光拡散体を通
した物体光を用いるスクリーンホログラムにおいて、物
体光同士により形成される干渉縞での回折効率η_OOと、
参照光と物体光とにより形成される干渉縞での回折効率
η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも「１０」で、且つ回
折効率η_OOが５％を越えないように、物体光の強度Ｅ _O
と参照光の強度Ｅ_R とを調整する。よって、物体光同士
の相互干渉による干渉縞が形成されにくくなり、白濁や
曇りが少ないスクリーンホログラムが得られる。

【００１２】つまり、η_RO／η_OOを少なくとも「１０」
としたことにより、ホログラムにより回折した光の強度
が低くなり、例えば表示像が暗くなり視認性に劣るとい
うことを回避することができる。又、回折効率η_OOが５
％を越えないようにすることにより、ノイズ率が増大し
白濁や曇りが顕著となり透明感が悪化して背景の認識が
困難となるということを回避することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、物体光の強度
を、使用する感光乾板の感度領域外とした。よって、物
体光同士の不要な干渉縞が感光乾板に記録されることが
ない。

【００１４】請求項４に記載の発明では、物体光の強度
を、物体光同士により形成される干渉縞での回折効率η
_OOを２％を越えない範囲に設定した。よって、白濁や曇
りが少ないホログラムが得られる（例えば、スクリーン
ホログラムにおいては透明感を阻害せず背景を明瞭に視
認識できる）。

【００１５】つまり、図９に示す通り、図３０における
例えば物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ 同士等の拡散光同士の干
渉縞の光強度を４０ｍＪ／ｃｍ² 以下とすることによ
り、スクリーンホログラムのノイズ率を２％以下とする
ことができる。

【００１６】図２５に示すように、拡散体４７を透過し
てくる光が３方向のみの時、物体光Ｏ₁ とＯ₂ 、Ｏ₁ と
Ｏ₃ とで形成される干渉縞の露光量は、それぞれ２０ｍ
Ｊ／ｃｍ² となる。この時、物体光Ｏ₁ とＯ₂ 、Ｏ₁ と
Ｏ₃ は１：１と考えてよいため、図６よりホログラムの
回折効率は５％以下と考えられる。

【００１７】実際の拡散体４７を透過してくる光は、多
方向であるため、物体光同士で形成される個々の干渉縞
の回折効率は５％以下となり、スクリーンホログラムに
おけるくすみ、白濁を防止できる。

【００１８】請求項５に記載の発明では、参照光を発散
させる参照光用レンズの倍率ｎ_R に対する物体光を発散
させる物体光用レンズの倍率ｎ_O の比ｎ_O ／ｎ_R を、
「４」以上とした。よって、物体光の強度Ｅ_O に対する
参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ _O が大きくなり、物体光
同士の相互干渉による干渉縞での回折効率η_OOと、参照
光と物体光との干渉縞による干渉縞での回折効率η_ROと
の比η_RO／η_OOが「１０」以上とすることが可能とな
る。

【００１９】請求項６に記載の発明では、光拡散体と感
光乾板とを所定間隔より大きく離間して配置した。よっ
て、物体光の強度Ｅ_O に対する参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ
_R ／Ｅ_O が大きくなり、物体光同士の相互干渉による干
渉縞での回折効率η_OOと、参照光と物体光との干渉縞に
よる干渉縞での回折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが「１
０」以上とすることが可能となる。

【００２０】請求項７に記載の発明では、物体光の経路
途中に光強度減衰部材を配置した。よって、物体光の強
度Ｅ_O に対する参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ_O が大き
くなり、物体光同士の相互干渉による干渉縞での回折効
率η_OOと、参照光と物体光との干渉縞による干渉縞での
回折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが「１０」以上とするこ
とが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明の第１の実施の形
態を図面に従って説明する。

【００２２】図２に、スクリーンホログラムを組み込ん
だ表示装置の構成を示す。この表示装置は透過型スクリ
ーンを用いている。つまり、スクリーンホログラム３の
背面側にプロジェクタ１が配置され、プロジェクタ１か
ら表示像を投影して、観察者４から表示像５を見ること
ができるようになっている。

【００２３】プロジェクタ１は表示器１ａと投影レンズ
１ｂとを備えている。プロジェクタ１から所定の距離だ
け離間した位置にスクリーンマウント２によりスクリー
ンホログラム３が立設されている。又、プロジェクタ１
に対しスクリーンマウント２よりも離間した位置に観察
者４がいる。

【００２４】プロジェクタ１の表示器１ａを出射した光
は、投影レンズ１ｂによってスクリーンホログラム３に
結像する。このとき、表示器１ａは光軸Ｌ１に対して傾
いており、表示器１ａの表示像５がスクリーンホログラ
ム３の全面でピントが合うようになっている。表示像５
は、スクリーンホログラム３によって一部が回折光６と
なる。回折光６は、散乱光であるが、その指向性の中心
は観察者４の眼に向かう。

【００２５】図１には、スクリーンホログラム３を作製
する露光光学系を示す。レーザー発振器７に対しそのレ
ーザー発射口に対向してミラー８が配置され、このミラ
ー８により形成される光軸上には半透過鏡９が配置され
ている。さらに、ミラー８により形成される光軸上にお
ける半透過鏡９の延長線上にはミラー１０が配置されて
いる。このミラー１０により形成される光軸上には対物
レンズ１１を介して軸はずし放物面鏡１２が配置されて
いる。対物レンズ１１により光が広がるが軸はずし放物
面鏡１２により平行光となる。

【００２６】軸はずし放物面鏡１２により形成される光
軸Ｌ２上には拡散板（光拡散体）１３を介して半透過鏡
１４が配置され、さらに、半透過鏡１４により形成され
る光軸（反射軸）Ｌ３上にはスクリーンホログラムとな
る感光乾板（ホログラム乾板）１５が配置されている。

【００２７】ここで、感光乾板１５として重クロム酸ゼ
ラチン（ＤＣＧ）を用いている。又、拡散板１３として
＃１０００の片面すりガラスを使用している。尚、拡散
板１３は、すりガラスの他にも、レンチキュラーレンズ
やオパールガラスを用いたり、それらの材料のうちの
「２」または「３」の材料を貼り合わせて用いることに
より目的の拡散特性を得てもよい。

【００２８】前記半透過鏡９の反射により形成される光
軸上にはミラー１６が配置され、そのミラー１６により
形成される光軸上にはミラー１７が配置され、ミラー１
７により形成される光軸上には対物レンズ１８および半
透過鏡１４を介して感光乾板１５が配置されている。つ
まり、半透過鏡１４に対し正面側（図１において右側）
には感光乾板１５が配置されるとともに背面側（図１に
おいては左側）には対物レンズ１８が配置されている。
又、半透過鏡１４と感光乾板１５とは接近して配置され
るとともに、半透過鏡１４と対物レンズ１８とは接近し
て配置されている。よって、感光乾板１５と対物レンズ
１８の距離Ｓ₁ は小さく両者は接近配置されている。

【００２９】半透過鏡１４は可動となっており、拡散板
１３からの光を感光乾板１５に対し上下および左右方向
に向きが変えられる。図１においては半透過鏡１４の下
端部が回転軸１９となっており、回転軸１９を中心に回
動して拡散板１３からの光を感光乾板１５に対し上下方
向に向きを変えることができる。つまり、半透過鏡１４
の角度θ１が調整され、拡散板１３を出射した物体光が
感光乾板１５に入射する角度θを自由に調節できる。従
って、この半透過鏡１４を５°傾けると（Δθ１＝５
°）、感光乾板１５への入射角度θが１０°傾く。

【００３０】尚、左右方向に光の向きを変えるための機
構の説明は省略する。又、本実施の形態においては、物
体光の強度を、感光乾板１５の感度領域外とするととも
に、物体光の強度を、４０ｍＪ／ｃｍ² 以下とし、さら
に、参照光を発散させる参照光用レンズ１８の倍率ｎ_R
に対する物体光を発散させる物体光用レンズ１１の倍率
ｎ_O の比ｎ_O ／ｎ_R を「４」以上としている。このよう
にして、物体光の強度Ｅ_O に対する参照光の強度Ｅ_R の
比Ｅ_R ／Ｅ_O を、物体光同士の相互干渉による干渉縞で
の回折効率η_OOと、参照光と物体光との干渉縞による干
渉縞での回折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも
「１０」で、且つ前記回折効率η_OOが５％を越えないよ
うにすることが可能となる。より詳しくは、回折効率η
_OOを２％を越えない範囲に設定している。

【００３１】次に、スクリーンホログラム３の作製の手
順を説明する。まず、半透過鏡１４を、図１中、実線で
示す角度に固定する。そして、レーザー発振器７からレ
ーザー光を発射させる。レーザー発振器７を出射したレ
ーザー光は、半透過鏡９によって、２方向に分けられ
る。一方のレーザー光はミラー１０で方向を変えた後、
対物レンズ１１で発散光に変えられる。次に、軸はずし
放物面鏡１２で平行光にされて拡散板１３に入射して拡
散光となる。これを半透過鏡１４で反射した後、感光乾
板１５に物体光として入射する。他方、半透過鏡９で反
射したレーザー光は、ミラー１６、ミラー１７を経て、
対物レンズ１８で発散光に変えられる。次に、半透過鏡
１４を透過した後、感光乾板１５に参照光として入射す
る。この拡散板１３を通した物体光と、参照光とによる
干渉縞が感光乾板１５に記録される。

【００３２】その後、半透過鏡１４を、図１において破
線で示すように、５°傾けて（Δθ１＝５°）、感光乾
板１５への入射角度θを１０°傾ける。この状態でレー
ザー発振器７からレーザー光を発射させる。そして、拡
散板１３を通した物体光と、参照光とによる干渉縞が感
光乾板１５に記録される。これにより、半透過鏡１４を
傾けずに記録した干渉縞と合わせると上下方向の視域が
広がる。

【００３３】同様にして、半透過鏡１４を左右に向き
（角度）を変えてレーザー発振器７からレーザー光を発
射させ、拡散板１３を通した物体光と、参照光とによる
干渉縞を感光乾板１５に記録する。これにより、左右方
向の視域が広がる。

【００３４】このように、感光乾板１５として重クロム
酸ゼラチン（ＤＣＧ）を用いるとともに拡散板１３とし
て＃１０００の片面すりガラスを使用した場合におけ
る、物体光の強度Ｅ_O に対する参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ
_R ／Ｅ_O を変えた時のノイズ率の測定結果を図３に示
す。ここで言うノイズ率について説明する。図２２に示
すように、作製したスクリーンホログラム９９に対し白
色光１００（入射光強度Ｉ ₀ ）を投影する。次に、投影
されてスクリーンホログラムで透過散乱する光１０２の
うち入射光の垂直方向に透過してくる垂直透過光１０１
の透過光強度Ｉ₁ を測定する。この時、入射光強度Ｉ₀
と垂直透過光強度Ｉ₁ との比をとると図２３に示す結果
となる。この時、図２３中の１１０の部分が透過率とな
り、１１１のハッチング部分がノイズ率とスクリーンホ
ログラムの吸収の和になる。ＤＣＧの場合、吸収はほと
んど０と考えてよいため、ハッチング部分をノイズ率と
定義した。このノイズ率が増加するとスクリーンホログ
ラムに白濁、くすみが生じて背景がくすみ明瞭に視認で
きない。尚、物体光同士で形成される干渉縞のノイズ率
の測定方法としては、そのスクリーンホログラムの露光
光学系において、実際の撮影時と同量の物体光のみを露
光し、次に硬膜のため参照光だけ照射した後現像して、
そのノイズ率を測定する。

【００３５】図３から、Ｅ_R ／Ｅ_O ＝「５」以上とする
ことによって、ノイズ率（白濁、くすみ）を２％以下と
し、透明で、曇りのない透過型スクリーンホログラムを
得ることができることが分かる。

【００３６】Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とする方法とし
て、より具体的には、図１に示すような光学系において
物体光用レンズ１１の倍率ｎ_O を大きくして参照光用レ
ンズ１８の倍率ｎ_R を小さくしている。物体光用レンズ
１１の倍率ｎ_O と参照光用レンズ１８の倍率ｎ_R の比
（ｎ_O ／ｎ_R ）としては、物体光用レンズ１１の倍率ｎ
_O：参照光用レンズ１８の倍率ｎ_R の倍率＝４：１〜
８：１程度とすることが望ましく、また、それ以上の比
でもよい。

【００３７】つまり、レンズ倍率を大きくすることによ
り、レーザー光がより拡げられるため、乾板に対して入
射してくる光強度を小さくできる。ここで、Ｅ_R ／Ｅ_O
を「５」以上とすることにより、透明感が増し、ノイズ
率が低減することについて述べる。

【００３８】干渉縞を記録するためには、干渉する２つ
の光の強度がある程度必要である。図４に示すように、
今、物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の２つの光が感光乾板２０
上で干渉縞を形成する場合を想定する。感光乾板２０の
干渉縞の記録に必要となる露光量を示すグラフを図５に
示す。物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の光強度の和が大きい時
（図５中、Ａ領域）は、物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の干渉
縞は記録できる。しかし、物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の光
強度の和が小さい時（図５中、Ｂ領域）は、干渉縞の記
録は不可能である。そこで、感光乾板２０としてＤＣＧ
乾板を用いた場合において、干渉縞の記録に必要な最低
露光量の値Ｐ_min を求めた。即ち、物体光Ｏ₁ と物体光
Ｏ₂ の強度比を１：１とした時の結果を図６に示す。図
６より感光乾板２０としてＤＣＧ乾板を用いた場合にお
いて、Ｐ_min の値は１０ｍＪ／cm ² となった。

【００３９】以上を考慮し、透明なスクリーンホログラ
ムを作製する場合を考える。反射型スクリーンの場合を
例にとると、その露光光学系の一例を図３０に示してい
る。今、拡散体４７のある一点Ｓから感光乾板４９のあ
る一点Ｕにくる物体光をＯ₁とし、同様にある一点Ｔか
ら点Ｕにくる物体光をＯ₂ とする。又、点Ｕに入射する
参照光をＲ₁ とする。この時、感光乾板４９上の点Ｕで
形成される干渉縞としては、図７に示すように、Ｏ₁ と
Ｏ₂ 、Ｏ₁ とＲ₁ 、Ｏ₂ とＲ₁ の３つがある。今回、透
明なスクリーンホログラムを作製するに当たり、必要と
なる干渉縞はＯ ₁ とＲ₁ 、Ｏ₂ とＲ₁ の２つの干渉縞で
ある。又、スクリーンホログラムの透明感を悪くし、ノ
イズ率を高くする原因となるのは、Ｏ₁ とＯ₂ の干渉縞
であり、フレネルノイズと呼ばれるものである。よっ
て、Ｏ₁ とＲ₁ 、又はＯ₂ とＲ₁ の干渉縞のみを記録
し、Ｏ₁ とＯ₂ の干渉縞を記録しなければ、白濁、くす
みをなくし透明なスクリーンは作製可能である。

【００４０】ここで、Ｏ₁ とＯ₂ の光強度の比は、一般
的に１：１であると考えられる。感光乾板２０としてＤ
ＣＧ乾板を用いた場合においては、前記の通りＯ₁ とＯ
₂ の光強度の和を１０ｍＪ／cm² 以下すれば、Ｏ₁ とＯ
₂ の干渉縞（フレネルノイズ）は記録されない。今、Ｏ
₁ とＲ₁ 、又はＯ₂ とＲ₁ の光強度の比を１：１（つま
りＥ_R ／Ｅ_O ＝１）とすると、Ｏ₁ とＲ₁ 、又はＯ₂ と
Ｒ₁ の光強度の和を１０ｍＪ／cm² 以上とすれば、本来
必要な干渉縞は記録できるが、同時にフレネルノイズも
記録されて、透明にはできない。

【００４１】つまり、物体光Ｏ₁ ，Ｏ₂ により形成され
る干渉縞はたとえば重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）ホロ
グラム乾板を利用すると、図６に示すように、物体光の
光量（Ｏ₁ ，Ｏ₂ の光を足した露光量）が１０ｍＪ／ｃ
ｍ² 以下であれば記録されない。一方、本来スクリーン
ホログラムに必要な干渉縞（本来ほしい物体光のＯ₁又
はＯ₂ と参照光Ｒ₁ との干渉縞）は、露光量を１０ｍＪ
／ｃｍ² 以上とすれば記録できる。この時、物体光
Ｏ₁ ，Ｏ₂ の光強度はほぼ１：１と考えられる。そのた
め、物体光Ｏと参照光Ｒの比Ｅ_R ／Ｅ_O を大きくするこ
とにより、Ｏ₁ （又はＯ₂ ）とＲ₁ との干渉縞は記録さ
れて、白濁、曇りの原因であるＯ₁ とＯ₂ の干渉縞（拡
散体のフレネルノイズ）は記録されずに、透明なスクリ
ーンホログラムが作製可能である。

【００４２】そこで、Ｏ₁ とＲ₁ 、又はＯ₂ とＲ₁ の光
強度の比Ｅ_R ／Ｅ_O を、例えば１：２０（Ｅ_R ／Ｅ_O ＝
２０）とする。ここで、２つの光の強度比が１：２０の
時に、感光乾板２０としてＤＣＧ乾板を用いた場合に干
渉縞が記録可能となる露光量を示すグラフを図８に示
す。図８より図３０のＲ₁ とＯ₁ （又はＲ₁ とＯ₂ ）の
光強度の和が２５ｍＪ／cm² 以上であれば、干渉縞の記
録が可能である。

【００４３】よって、図３０においてＯ₁ ＝Ｏ₂ ＝３ｍ
Ｊ／cm² 、Ｒ₁ ＝６０ｍＪ／cm² （Ｏ₁ ：Ｒ₁ ＝１：２
０）とすれば、上記両方の条件を満足し、フレネルノイ
ズのない透明なスクリーンホログラムが作製可能とな
る。

【００４４】以上より、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とする
ことにより、図２４に示すように、物体光同士の相互干
渉による干渉縞での回折効率η_OOと、参照光と物体光と
の干渉による干渉縞での回折効率η_ROとの比η_RO／η_OO
が「１０」以上となり、ノイズ率の小さい、透明なスク
リーンホログラムを得ることができる。

【００４５】又、透過型スクリーンホログラムにおいて
も、同様の効果を得ることができる。以上により、図３
に示すように、Ｅ_R ／Ｅ_O を大きくすることよりスクリ
ーンホログラムのノイズ率（白濁、くすみ）が低減で
き、又、ノイズ率を２％以下にするには、Ｅ_R ／Ｅ_O を
「５」以上とすることが望ましい。

【００４６】さらに、図９に示すように、スクリーンホ
ログラムにおいてある程度のくすみ、白濁が許されるの
は物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の拡散光同士の干渉縞の発光
強度を４０ｍＪ／ｃｍ² 以下としたときであり、４０ｍ
Ｊ／ｃｍ² 以下とすることによりスクリーンホログラム
のノイズ率を２％以下にすることができることを確認し
ている。

【００４７】又、図１において、拡散板１３を通過する
光束の断面積が感光乾板１５の面積よりも大きくなって
いる。つまり、図１０の模式図に示すように、拡散板２
１は、感光乾板１５より大きいサイズである。図１０に
おいて、拡散板２１に入射した物体光は散乱光となって
出射するが、散乱光２２ａ，２２ｂ，２２ｃは感光乾板
１５の一点から発散するように記録することになる。こ
こで、図１１に示すように拡散板２３と感光乾板１５が
同じ大きさだったとすると、散乱光２２ａに対応する方
向の光が記録されていないので、図１１の光学系で作製
されたスクリーンホログラムを図２のように観察する
と、スクリーンホログラム３の周辺部が暗く、また、色
分散のために色付いて見えてしまう。これに対し、図１
０の方法で作製したホログラムであれば、色付きが無く
なり周辺部の明るさも確保できる。

【００４８】このように本実施の形態によれば、物体光
同士により形成される干渉縞での回折効率η_OOと、参照
光と物体光とにより形成される干渉縞での回折効率η_RO
との比η_RO／η_OOが少なくとも「１０」で、且つ回折効
率η_OOが５％を越えないように、物体光の強度Ｅ_O と参
照光の強度Ｅ_R とを調整した。よって、物体光同士の相
互干渉による干渉縞が形成されにくくなり、白濁や曇り
が少ないスクリーンホログラムが得られる。つまり、η
_RO／η_OOを少なくとも「１０」としたことにより、ホロ
グラムにより回折した光の強度が低くなり、例えば表示
像が暗くなり視認性に劣るということを回避することが
できる。又、回折効率η_OOが５％を越えないようにする
ことにより、ノイズ率が増大し白濁や曇りが顕著となり
透明感が悪化して背景の認識が困難となるということを
回避することができる。このように、物体光同士の相互
干渉による干渉縞が形成されにくくなり、スクリーンと
して利用するホログラムにおいて、ホログラムにすりガ
ラス等の拡散体を記録する時に、本来必要となる干渉縞
を記録し、白濁、くもり等の原因となる干渉縞を記録し
ないようにすることができ、透明でノイズ率の低いスク
リーンホログラムを作製することができる。

【００４９】又、物体光の強度を、使用する感光乾板１
５の感度領域外としたので、物体光同士の不要な干渉縞
が感光乾板に記録されることがない。さらに、物体光の
強度を、物体光同士により形成される干渉縞での回折効
率η _OOを２％を越えない範囲に設定した。よって、白濁
や曇りが少ないホログラムが得られ、スクリーンホログ
ラムにおいて透明感を阻害せず背景を明瞭に視認識でき
る。

【００５０】つまり、図９に示す通り、図３０における
例えば物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ 同士等の拡散光同士の干
渉縞の光強度を４０ｍＪ／ｃｍ² 以下とすることによ
り、スクリーンホログラムのノイズ率を２％以下とする
ことができる。

【００５１】図２５に示すように、拡散体４７を透過し
てくる光が３方向のみの時、物体光Ｏ₁ とＯ₂ 、Ｏ₁ と
Ｏ₃ とで形成される干渉縞の露光量は、それぞれ２０ｍ
Ｊ／ｃｍ² となる。この時、物体光Ｏ₁ とＯ₂ 、Ｏ₁ と
Ｏ₃ は１：１と考えてよいため、図６よりホログラムの
回折効率は５％以下と考えられる。

【００５２】実際の拡散体４７を透過してくる光は、多
方向であるため、物体光同士で形成される個々の干渉縞
の回折効率は５％以下となり、スクリーンホログラムに
おけるくすみ、白濁を防止できる。

【００５３】さらには、参照光を発散させる参照光用レ
ンズ１８の倍率ｎ_R に対する物体光を発散させる物体光
用レンズ１１の倍率ｎ_O の比ｎ_O ／ｎ_R を、「４」以上
としたので、物体光の強度Ｅ_O に対する参照光の強度Ｅ
_R の比Ｅ_R ／Ｅ_O を、「５」以上とすることが可能とな
る。

【００５４】又、半透過鏡１４を用いて感光乾板１５と
対物レンズ１８とを接近して配置しているので、プロジ
ェクタで投影された種々の表示像の輝度むらをスクリー
ン全面で少なくし、また観察者が広い範囲で視察でき
る。さらに、透過型スクリーンホログラムは、全面フル
カラー再生が可能となる。

【００５５】ここで、物体光を半透過鏡１４で反射する
ことの有用性を述べる。図１２において、スクリーンホ
ログラム２４に結像している実像を、観察者２５が見る
時、スクリーン全体の輝度のムラをできるだけ少なくす
るには、スクリーンホログラム２４に視野レンズの機能
を持たせればよい。つまり、プロジェクタ投影レンズ２
６と、観察者２５の位置が共役関係になるようにスクリ
ーンホログラム２４がレンズ作用を持てばよい。しか
し、視野レンズとしての焦点距離はレンズの結像関係よ
り図１２におけるプロジェクタ投影レンズ２６とスクリ
ーンホログラム２４との間隔Ｓ₂ よりも短いものとな
る。短焦点の透過型ホログラムを作成するには、図１３
に示すように対物レンズ２７が物体光の光束に入ってし
まうので、作成不可能となる。

【００５６】しかし、本実施の形態においては、物体光
の光路中に半透過鏡１４を配置して物体光を半透過鏡１
４にて反射して感光乾板１５に照射するとともに半透過
鏡１４を透過して参照光を感光乾板１５に照射すること
により対物レンズ１８と感光乾板１５との距離Ｓ₁ を小
さくして短焦点のホログラムが作製できる。尚、光路中
に半透過鏡１４を配置しても、半透過鏡１４の表面と裏
面の反射によって形成される干渉縞のコントラストは低
いものとなり、支障はない。 （第２の実施の形態）次に、この発明の第２の実施の形
態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５７】本実施の形態においては、図１４に示すよ
うに、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とするために、感光乾板
（ホログラム乾板）２８と拡散体２９との距離（図１４
に示す距離Ｓ₃ ）を大きくしている。具体的には、拡散
体２９と感光乾板２８とを５ｍｍ以上離間して配置して
いる。拡散体２９に入射する物体光の強度を一定とする
と、距離Ｓ₃ を「５」から４００ｍｍまで変化すること
により、Ｅ_R ／Ｅ_O を２〜８まで変化可能であり、４０
０ｍｍ以上離すことにより、Ｅ_R ／Ｅ_O を「８」以上も
可能である。

【００５８】このように本実施の形態によれば、拡散体
２９と感光乾板２８とを所定間隔（５ｍｍ）より大きく
離間して配置したので、物体光の強度Ｅ_O に対する参照
光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ_O を、「５」以上とすること
ができる。 （第３の実施の形態）次に、この発明の第３の実施の形
態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５９】本実施の形態において、図１５に示すよう
に、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とするため、物体光側にハ
ーフミラー、フィルター等のレーザー強度減衰体３０を
配置している。これにより、物体光の強度を弱くして、
Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上にしている。

【００６０】このように本実施の形態によれば、物体光
の経路途中にレーザー強度減衰体３０（光強度減衰部
材）を配置したので、物体光の強度Ｅ_O に対する参照光
の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ_O を、「５」以上とすることが
できる。 （第４の実施の形態）次に、この発明の第４の実施の形
態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００６１】本実施の形態においては、Ｅ_R ／Ｅ_O を
「５」以上とするために、図１６に示すように、前記第
１，２，３の実施の形態を組み合わせている。つまり、
（イ）参照光用レンズ１８の倍率ｎ_R に対する物体光用
レンズ１１の倍率ｎ_O の比ｎ_O／ｎ_R を「４」以上と
し、（ロ）感光乾板（ホログラム乾板）２８と拡散体２
９との距離Ｓ₃ を大きくし、（ハ）レーザー強度減衰体
３０を配置している。これは、レーザーのパワー、光路
長等の条件によりその達成が困難である場合に有効であ
る。又、（イ），（ロ），（ハ）の組み合わせによりＥ
_R ／Ｅ_O ≧５を達成するとともに、Ｅ_R ／Ｅ_O が「５」
以上の領域で設定がより段階的で可変となる。 （第５の実施の形態）次に、この発明の第５の実施の形
態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００６２】本実施の形態においては、ホログラム特性
を安定させるためには、感光乾板１５としてＤＣＧ乾板
の膜厚を薄くしている。より具体的には、厚さ１０ｍｍ
程度とすることにより、安定的な特性を持つホログラム
が作製できる。

【００６３】これまでに説明したものの他にも、次のよ
うに実施してもよい。ホログラム記録（露光）時に、拡
散体をいろいろな角度で透過してくる光の入射角度と強
度を考慮に入れて、物体光、参照光の入射強度を計算
し、ホログラム乾板全面でＥ_R ／Ｅ_O を「５」以上とす
ることにより、作製したホログラム全面での透明性を確
保してもよい。

【００６４】又、感光乾板（ホログラム乾板）１５とし
て、色素増感重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー等の
感光材料を用いてもよい。これまでの説明においては、
透過型スクリーンの場合について述べたが、図２７に示
すように、スクリーンホログラム４４の前面より、プロ
ジェクタ４５から表示像を投影して、表示器と同方向に
いる観察者４６から表示像をみる反射型スクリーンを作
製する場合に具体化してもよい。

【００６５】又、図１７に示すように実施してもよい。
つまり、２枚の半透過鏡３１，３２が傾きを異ならせて
配置され、拡散板１３によって拡散光になった物体光
は、傾きの異なる２枚の半透過鏡３１，３２で、それぞ
れ反射して感光乾板１５に入射する。そして、対物レン
ズ１８で発散光になった参照光と干渉して、感光乾板１
５には干渉縞が形成される。

【００６６】又、図１８に示すように実施してもよい。
つまり、図１７における２枚の半透過鏡３１，３２の代
わりにくさび形のウェッヂプリズム３３を用いる。この
ウェッヂプリズム３３の表面と裏面での反射方向が異な
るため、図１７のように２枚の半透過鏡３１，３２を角
度を変えて配置したことと同じ効果がある。

【００６７】又、図１９に示すように実施してもよい。
異なった方向に指向性を有するホログラム３４，３５を
別々に作製して、重ね合わせている。このようにするこ
とにより、全体として視域が広がり、表示輝度も上がる
こととなる。

【００６８】又、図２０に示すように実施してもよい。
四角板状をなす拡散板３６の各辺には、反射鏡３７ａ〜
３７ｄが配置されている。この反射鏡３７ａ〜３７ｄに
より、拡散板３６の面積を大きくすることと同等の効果
がある。その原理を図２１に示す。入射光３８が、拡散
板３６に入射し、拡散点Ｐ１において、拡散したとす
る。拡散光の中で、反射鏡３７ａに当たった光は、反射
点Ｐ２で反射したとする。この反射光は、仮想拡散点Ｐ
２’から拡散してきたことと同等であるので、拡散板３
６の面積が小さくても、面積が大きな拡散板と同じ効果
が得られる。

【００６９】又、半透過鏡１４は、特に表面処理等、何
も施さなくてもよいが表面に誘電体多層膜の反射増加処
理を施してもよい。この処理を施せば、反射光の強度を
高めることで、光の利用率が上がるので（通常のガラス
だけでは、透過率が高く無駄になる光が多い）露光時間
が短くて済むので、露光中の振動による干渉縞のぶれが
抑えられる。

【００７０】又、ホログラムを作製する材料としては、
ＤＣＧだけでなく、フォトポリマ、銀塩感光材料を用い
てもよい。又、この発明は、スクリーンホログラムのみ
ならず他の一般的なホログラムに具体化してもよい。つ
まり、ディスプレイ等の物体を撮るホログラムや、光学
素子として利用するホログラムに用いてもよく、物体に
凹凸があり、物体光に相互干渉による縞（ノイズ）が発
生する可能性がある場合において有効な手法となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態におけるスクリーンホログ
ラムの作製の光学系を示す図。

【図２】 スクリーンホログラムを組み込んだ表示装置
の構成図。

【図３】 Ｅ_R ／Ｅ_O とノイズ率との関係を示す図。

【図４】 感光乾板を通過する物体光を示す図。

【図５】 露光量と干渉縞の記録割合との関係を示す
図。

【図６】 露光量と回折効率との関係を示す図。

【図７】 本来必要な干渉縞とフレネルノイズを説明す
るためのスクリーンホログラムの断面構成図。

【図８】 露光量と回折効率との関係を示す図。

【図９】 物体光露光量とノイズ率との関係を示す図。

【図１０】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示
す図。

【図１１】 比較のためのスクリーンホログラムの作製
の光学系を示す図。

【図１２】 光学系を示す図。

【図１３】 光学系を示す図。

【図１４】 第２の実施の形態における光学系を示す
図。

【図１５】 第３の実施の形態における光学系を示す
図。

【図１６】 第４の実施の形態における光学系を示す
図。

【図１７】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示
す図。

【図１８】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示
す図。

【図１９】 スクリーンホログラムの断面図。

【図２０】 スクリーンホログラムの作製の光学系を説
明するための斜視図。

【図２１】 原理説明図。

【図２２】 ノイズ率の測定方法を説明するための図。

【図２３】 ノイズ率の定義を説明するための図。

【図２４】 物体光同士の干渉縞による回折効率と、物
体光と参照光との干渉縞による回折効率を示す図。

【図２５】 感光乾板を通過する物体光を示す図。

【図２６】 透過型スクリーンを示す図。

【図２７】 反射型スクリーンを示す図。

【図２８】 透過型スクリーンホログラムを作製する露
光光学系を示す図。

【図２９】 反射型スクリーンホログラムを作製する露
光光学系を示す図。

【図３０】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示
す図。

【符号の説明】

１１…対物レンズ（物体光用レンズ）、１３…拡散板
（光拡散体）、１５…感光乾板、１８…対物レンズ（参
照光用レンズ）、３０…レーザー強度減衰体（光強度減
衰部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 勝巳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 石塚 敦朗 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 神田 知幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散・散乱性を有する物体光と参照光と
   により形成される干渉縞を感光乾板に記録するホログラ
   ムの作製方法であって、 前記物体光同士により形成される干渉縞での回折効率η
   _OOと、前記参照光と前記物体光とにより形成される干渉
   縞での回折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも「１
   ０」で、且つ前記回折効率η_OOが５％を越えないよう
   に、前記物体光の強度Ｅ_O と前記参照光の強度Ｅ_R とを
   調整することを特徴とするホログラムの作製方法。
2. 【請求項２】 光拡散体を通した物体光と参照光とによ
   り形成される干渉縞を感光乾板に記録するスクリーンホ
   ログラムの作製方法であって、 前記物体光同士により形成される干渉縞での回折効率η
   _OOと、前記参照光と前記物体光とにより形成される干渉
   縞での回折効率η_ROとの比η_RO／η_OOが少なくとも「１
   ０」で、且つ前記回折効率η_OOが５％を越えないよう
   に、前記物体光の強度Ｅ_O と前記参照光の強度Ｅ_R とを
   調整することを特徴とするホログラムの作製方法。
3. 【請求項３】 前記物体光の強度を、使用する前記感光
   乾板の感度領域外としたことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載のホログラムの作製方法。
4. 【請求項４】 前記物体光の強度を、前記物体光同士に
   より形成される干渉縞での回折効率η_OOを２％を越えな
   い範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記
   載のホログラムの作製方法。
5. 【請求項５】 参照光を発散させる参照光用レンズの倍
   率ｎ_R に対する物体光を発散させる物体光用レンズの倍
   率ｎ_O の比ｎ_O ／ｎ_R を、「４」以上としたことを特徴
   とする請求項１又は２に記載のホログラムの作製方法。
6. 【請求項６】 光拡散体と感光乾板とを所定間隔より大
   きく離間して配置したことを特徴とする請求項２に記載
   のホログラムの作製方法。
7. 【請求項７】 物体光の経路途中に光強度減衰部材を配
   置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のホログ
   ラムの作製方法。