JPH09127853A - ホログラムの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】短焦点のレンズ作用をもつ透過型ホログラムを
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。 【解決手段】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に近接して可動型の半透明鏡１４が
配置され、拡散板１３の通過後の物体光が半透明鏡１４
で反射して感光乾板１５に照射される。半透明鏡１４の
背面側に近接して対物レンズ１８が配置され、参照光が
対物レンズ１８および半透明鏡１４を透過して感光乾板
１５に照射される。拡散板１３を通過した物体光と、参
照光とによる干渉縞が感光乾板１５に記録される。記録
の際に、物体光の感光乾板１５への照射角度を変えて複
数回干渉縞が記録される。

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】ホログラムを利用した表示装置として、
プロジェクタからスクリーンホログラムに像を投射し
て、この像を透過あるいは反射して観察できる装置が知
られている。より詳しく説明すると、透過型スクリーン
は、図２４に示すように、スクリーンホログラム４１の
背面側においてプロジェクタ４２から表示像を投影し
て、観察者４３から表示像を見るものである。一方、反
射型スクリーンは、図２５に示すように、スクリーンホ
ログラム４４の前面側において、プロジェクタ４５から
表示像を投影して、プロジェクタ４５と同方向にいる観
察者４６から表示像を見るものである。

【０００３】又、透過型スクリーンホログラムを作製す
る露光光学系（像の記録）として色むらを無くすための
一手法として、図２６に示すように拡散体４７に光を当
てて出力された物体光を感光乾板４８に照射するととも
に参照光を感光乾板４８に照射して干渉縞を記録するこ
とにより行われる。一方、反射型スクリーンを作製する
時の露光光学系（像の記録）は、図２７に示すように拡
散体４９に光を当てて出力された物体光を感光乾板５０
に照射するとともに参照光を感光乾板５０に照射して干
渉縞を記録することにより行われる。

【０００４】さらに、特開平４−２９８７１０号公報に
は、表面に結像した実像を所定方向に指向性をもって回
折させる透明スクリーンホログラムが開示されている。
これは、観察者の眼の近傍の複数個の点に向けて回折す
る複数個の干渉縞を記録することを特徴としている。こ
れは、画面全体を色むら無く観察するためであるが、観
察者と表示面の距離が近い場合には、ホログラムのレン
ズ作用として、短焦点が必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、反射型ホロ
グラムの場合は、作製時に、物体光と参照光は、感光乾
板に対して反対側から入射するので、短焦点にすること
は、容易であるが、透過型ホログラムでは、物体光の光
束の中に、参照光の発散用レンズが入ってしまうので、
作製できないという問題があった。

【０００６】つまり、図２８において、スクリーンホロ
グラム５１に結像している実像を、観察者５２が見る
時、スクリーン全体の輝度のムラおよび色ムラをできる
だけ少なくするには、スクリーンホログラム５１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５３と、観察者５２の位置が共役関係になる
ようにスクリーンホログラム５１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２８におけるプロジェクタ投影レンズ５
３とスクリーンホログラム５１との間隔Ｓ₁ よりも短い
ものとなる。短焦点の透過型ホログラムを作製するに
は、図２９に示すように対物レンズ５４が物体光の光束
に入ってしまうので、作製不可能となる。

【０００７】そこで、この発明の目的は、短焦点のレン
ズ作用をもつ透過型ホログラム（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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感光乾板に近接して半透明鏡を配置し、物体光を半
透明鏡で反射して感光乾板に照射するとともに、半透明
鏡の背面側に近接して光発散体を配置し、参照光を光発
散体および半透明鏡を透過して感光乾板に照射するよう
にしたので、図２９に示したように物体光の光束の中に
対物レンズが配置されることなく、参照光の対物レンズ
と感光乾板との距離を短くして短焦点のホログラムが容
易に作製される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、感光乾板に近接
して半透明鏡を配置し、光拡散体の通過後の物体光を半
透明鏡で反射して感光乾板に照射するとともに、半透明
鏡の背面側に近接して光発散体を配置し、参照光を光発
散体および半透明鏡を透過して感光乾板に輝度むらを少
なくし、照射するようにしたので、図２９に示したよう
に物体光の光束の中に対物レンズが配置されることな
く、参照光の対物レンズと感光乾板との距離を短くして
短焦点のスクリーンホログラムが容易に作製される。

【００１０】請求項３に記載の発明は、可動型半透明鏡
を用いて、物体光の感光乾板への照射角度を変えて複数
回干渉縞を記録するようにしたので、作製されたホログ
ラム（スクリーンホログラム）を用いた表示装置におい
ては、像（プロジェクタ等で投影された種々の表示像）
の輝度むらを、全面で少なくし、また、観察者が広い範
囲で観察できる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、物体光の感光乾
板への照射角度が異なる半透明鏡を用いて、同時に複数
の干渉縞を記録するようにしたので、作製されたホログ
ラム（スクリーンホログラム）を用いた表示装置におい
ては、像（プロジェクタ等で投影された種々の表示像）
の輝度むらを、全面で少なくし、また、観察者が広い範
囲で観察できる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、光拡散体に対し
異なる方向から光を照射することにより形成される照射
角度の異なる複数の物体光を用い、同時に複数の干渉縞
を記録するようにしたので、作製されたホログラム（ス
クリーンホログラム）を用いた表示装置においては、像
（プロジェクタ等で投影された種々の表示像）の輝度む
らを、全面で少なくし、また、観察者が広い範囲で観察
できる。

【００１３】

【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。

【００１４】本発明のホログラムを組み込んだ表示装置
の構成を図２に示す。この装置は透過型スクリーンを用
いている。プロジェクタ１は表示器１ａと投影レンズ１
ｂ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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。
拡散板１３は、すりガラスを用いている。感光乾板１５
は重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）を用いている。

【００１８】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による反射増
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。

【００１９】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（光発散体）
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１
８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Ｓ₂ は小さく両者は接近配置さ
れている。

【００２０】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。

【００２１】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。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１
７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。この光拡散板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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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短焦点としている
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。

【００２５】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２８において、スクリーンホ
ログラム５１に結像している実像を、観察者５２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５１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５
３と、観察者５２の位置が共役関係になるようにスクリ
ーンホログラム５１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２８におけるプロジェクタ投影レンズ５３とスクリ
ーンホログラム５１との間隔Ｓ₁ よりも短いものとな
り、短焦点の透過型ホログラムを作成するには、図２９
に示すように対物レンズ５４が物体光の光束に入ってし
まうので、作成不可能となる。

【００２６】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との距離間隔Ｓ₂
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。

【００２７】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３の模式図に示すように、拡散板２０
は、感光乾板１５より大きいサイズである。図３におい
て、拡散板２０に入射した物体光は散乱光となって出射
するが、散乱光２１ａ，２１ｂ，２１ｃ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４に示すように拡散板２２と感光乾板１５が同じ
大きさだったとすると、散乱光２１ａに対応する方向の
光が記録されていないので、図４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３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。

【００２８】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、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」以上としている。即ち、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２６において、感光
乾板４８として重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）を利用
し、拡散体４７として＃１０００の片面すりガラスを使
用する。この時、図５に示すように、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
上とすることによって、ノルズ率（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
グラムを得た。ここで言うノイズ率について説明する。
図２１に示すように、作製したスクリーンホログラム９
９に対し、白色光１００（入射光強度Ｉ₀ ）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Ｉ ₁ 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
２２に示す結果となる。この時、図２２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。

【００２９】つまり、図１の感光乾板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５に示
す。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。

【００３０】図５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。

【００３１】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。

【００３２】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、中心に対して入
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。

【００３３】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６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２３
上で干渉縞を形成する場合を想定する。感光乾板２３の
干渉縞の記録に必要となる露光量を示すグラフを図７に
示す。物体光Ｏ₁ と物体光Ｏ₂ の光強度の和が大きい時
（図７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７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２３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８に示す。図
８より感光乾板２３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。

【００３４】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９に示す。今、
拡散体２４のある一点Ｓから感光乾板２５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２５上の点Ｕで形成され
る干渉縞としては、図１０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Ｏ₁ とＲ ₁ 、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、Ｏ
₁ 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。

【００３５】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２３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。

【００３６】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８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。

【００３７】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２３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１１に示
す。図１１より図９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。

【００３８】よって、図９においてＯ₁ ＝Ｏ₂ ＝３ｍＪ
／cm² 、Ｒ₁ ＝６０ｍＪ／cm² （Ｏ ₁ ：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。

【００３９】以上より、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とする
ことにより、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。これについては、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。

【００４０】さらに、図１２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。

【００４１】このように本実施の形態によれば、図１の
感光乾板１５に近接して半透明鏡１４を配置し、拡散板
１３の通過後の物体光を半透明鏡１４で反射して感光乾
板１５に照射するとともに、半透明鏡１４の背面側に近
接して対物レンズ１８を配置し、参照光を対物レンズ１
８および半透明鏡１４を透過して感光乾板１５に照射す
るようにしたので、参照光の対物レンズ１８と感光乾板
１５との距離Ｓ₂ を短くして短焦点のスクリーンホログ
ラムが容易に作製される。よって、透過型スクリーンホ
ログラムで、かつ全面フルカラー再生が可能となった。
又、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することができる。

【００４２】又、拡散板１３を透過する光束の断面積が
感光乾板１５の面積よりも大きいので、感光乾板１５の
周縁部にも多方向から拡散光が入り、そのため、作製さ
れたスクリーンホログラムを用いた表示装置において
は、プロジェクタで投影されたスクリーンホログラムの
周辺部が暗くなったり色付いたりすることが防止でき
る。

【００４３】又、可動型半透明鏡１４を用いて、物体光
の感光乾板１５への照射角度θを変えて複数回干渉縞を
記録するようにしたので、作製されたスクリーンホログ
ラムを用いた表示装置においては、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観察できる。 （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。

【００４４】第２の実施の形態を図１３に示す。本形態
においては、２枚の半透過鏡２６，２７が傾きを異なら
せて設けられている。そして、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２
６，２７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１５には干渉縞が形成される。

【００４５】このように本実施の形態では、物体光の感
光乾板１５への照射角度が異なる半透明鏡２６，２７を
用いて、同時に複数の干渉縞を記録するようにしたの
で、作製されたスクリーンホログラムを用いた表示装置
においては、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
が広い範囲で観察できる。 （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２の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００４６】第３の実施の形態を、図１４に示す。これ
は、第２の実施の形態における２枚の半透過鏡２６，２
７の代わりにくさび形のウェッヂプリズム２８を用いて
いる。このウェッヂプリズム２８の表面と裏面での反射
方向が異なるため、図１３のように半透過鏡２枚を角度
を変えて配置したことと同じ効果がある。 （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。

【００４７】図１５に示すように、本実施の形態におい
ては、物体光の照射角度が異なるホログラム２９，３０
をそれぞれ作製した後、当該各ホログラム２９，３０を
重ねた状態で貼り合わせている。

【００４８】このように、異なった方向に指向性を有す
るホログラムを別々に作製して、重ね合わせることで、
全体として視域が広がり、表示輝度も上がることにな
る。このように本実施の形態によれば、物体光の感光乾
板への照射角度が異なるホログラム２９，３０を作製し
た後、当該各ホログラム２９，３０を重ねた状態で貼り
合わせたので、作製されたスクリーンホログラムを用い
た表示装置においては、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観察できる。 （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。

【００４９】図１６に示すように、四角板状をなす拡散
板３１の各辺には、反射鏡３２ａ〜３２ｄが配置されて
いる。この反射鏡３２ａ〜３２ｄにより、拡散板の面積
を大きくすることと同等の効果がある。

【００５０】その原理を図１７に示す。入射光３３が、
拡散板３１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３２ａ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
Ｐ２’から拡散してきたことと同等であるので、拡散板
３１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。 （第６の実施の形態）次に、この発明の第６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。

【００５１】本実施の形態においては、図１における拡
散板１３として、拡散特性が異なる２種類以上の光拡散
体を貼り合わせたものを用いている。具体的には、例え
ば、すりガラスとレンチキュラーレンズとオパールガラ
スとフライアイレンズ等の各材料のうちの「２」または
「３」等を適宜組み合わせて貼り合わせたものを用いる
（例えば、すりガラスとレンチキュラーレンズとを貼り
合わせたもの）。他にも、番数の異なるすりガラスを貼
り合わせてもよい。

【００５２】そして、この拡散特性が異なる２種類以上
の光拡散体を貼り合わせた拡散板１３を用いて、拡散板
１３を通過した物体光と、参照光とによる干渉縞を感光
乾板１５に記録する。このとき、感光乾板１５には拡散
特性が異なる干渉縞が同時に記録される。

【００５３】このように本実施の形態によれば、拡散板
１３は、同軸上に拡散特性が異なる２種類以上の光拡散
体を配置した（より詳しくは、拡散特性が異なる２種類
以上の光拡散体を貼り合わせた）ものであるので、乾板
には拡散特性に応じた干渉縞が記録され、作製されたス
クリーンホログラムを用いた表示装置においては、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観察
できる。 （第７の実施の形態）次に、この発明の第７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。

【００５４】本実施の形態においては、図１における拡
散板１３に異なる角度の複数の物体光を照射し、図２３
に示すように、例えば、３方向から平行な物体光を拡散
板１３に所定の角度θだけずらして照射する。このよう
にすると、拡散板１３を通過した物体光はそれぞれの拡
散角の重ね合わせの散乱光となり、この大きく散乱した
物体光と参照光が干渉し、感光乾板１５に記録される。

【００５５】このように本実施の形態によれば、拡散板
１３（光拡散体）に対し異なる方向から光を照射するこ
とにより形成される照射角度の異なる複数の物体光を用
い、同時に複数の干渉縞を記録するようにしたので、拡
散板１３は各物体光による複数の異なる拡散特性を持
ち、感光乾板１５には拡散特性に応じた干渉縞が記録さ
れ、作製されたスクリーンホログラムを用いた表示装置
においては、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
が広い範囲で観察できる。更に、同時に複数の干渉縞を
記録できる。

【００５６】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。Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とする方法
として、図１８に示すように、感光乾板３４と拡散体３
５の距離（図１８に示す距離Ｓ₃ ）を大きくしてもよ
い。具体的には５ｍｍ以上離して配置する。拡散体３５
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、４００ｍｍ以上離す
ことにより、Ｅ_R ／Ｅ_O を「８」以上も可能である。

【００５７】又、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とするため、
図１９に示すように、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３６を配置してもよい。こ
れにより、物体光の強度を弱くして、Ｅ_R ／Ｅ_O を
「５」以上が達成できる。

【００５８】又、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とするため
に、図２０に示すように、前述した３つの手法を同時に
用いてもよい。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３４と拡散体
３５の距離Ｓ₃ を大きくし、（ハ）レーザー強度減衰体
３６を配置する。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。

【００５９】又、ホログラム特性を安定させるために
は、ＤＣＧ乾板の膜厚を薄くすることが有効であり、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。

【００６０】又、感光乾板１５を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としてもよい。
又、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。

【００６１】又、図１においては拡散板１３（光発散
体）として対物レンズ（凸レンズ）１８を用いたが、他
にも、凹レンズや光発散機能を有するホログラムを用い
てもよい。

【００６２】又、図１においては光拡散体を通過した物
体光と、参照光とによる干渉縞を感光乾板に記録するよ
うにしたスクリーンホログラムを作製する場合について
述べたが、その他のホログラムを作製する場合にも適用
できる。例えば、図１において拡散板（光拡散体）１３
を除去した光学系についても適用できる。

【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】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示す
図。

【図４】 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５】 Ｅ_R ／Ｅ_O とノイズ率との関係を示す図。

【図６】 感光乾板を通過する物体光を示す図。

【図７】 露光量と干渉縞の記録割合との関係を示す
図。

【図８】 露光量と回折効率との関係を示す図。

【図９】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示す
図。

【図１０】 スクリーンホログラムの断面図。

【図１１】 露光量と回折効率との関係を示す図。

【図１２】 物体光露光量とノイズ率との関係を示す
図。

【図１３】 第２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１４】 第３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１５】 第４の実施の形態におけるスクリーンホロ
グラムの断面図。

【図１６】 第５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説明するための斜視図。

【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作製の光学系を示
す図。

【図２０】 スクリーンホログラムの作製の光学系を示
す図。

【図２１】 ノイズ率の測定方法を説明するための図。

【図２２】 ノイズ率の定義を説明するための図。

【図２３】 第７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説明するための図。

【図２４】 透過型スクリーンを示す図。

【図２５】 反射型スクリーンを示す図。

【図２６】 透過型スクリーンホログラムの作製の光学
系を示す図。

【図２７】 反射型スクリーンホログラムの作製の光学
系を示す図。

【図２８】 光学系を示す図。

【図２９】 光学系を示す図。

【符号の説明】

１３…光拡散体としての拡散板、１４…半透明鏡、１５
…感光乾板、１８…光発散体としての対物レンズ、２６
…半透明鏡、２７…半透明鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩澤 方浩 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体光と参照光とによる干渉縞を感光乾
   板に記録するようにしたホログラムの作製方法であっ
   て、 前記感光乾板に近接して半透明鏡を配置し、物体光を半
   透明鏡で反射して前記感光乾板に照射するとともに、前
   記半透明鏡の背面側に近接して光発散体を配置し、参照
   光を前記光発散体および前記半透明鏡を透過して前記感
   光乾板に照射するようにしたことを特徴とするホログラ
   ムの作製方法。
2. 【請求項２】 光拡散体を通過した物体光と、参照光と
   による干渉縞を感光乾板に記録するようにしたスクリー
   ンホログラムの作製方法であって、 前記感光乾板に近接して半透明鏡を配置し、前記光拡散
   体の通過後の物体光を半透明鏡で反射して前記感光乾板
   に照射するとともに、前記半透明鏡の背面側に近接して
   光発散体を配置し、参照光を光発散体および前記半透明
   鏡を透過して前記感光乾板に照射するようにしたことを
   特徴とするホログラムの作製方法。
3. 【請求項３】 可動型半透明鏡を用いて、前記物体光の
   感光乾板への照射角度を変えて複数回干渉縞を記録する
   ようにした請求項１又は２に記載のホログラムの作製方
   法。
4. 【請求項４】 前記物体光の感光乾板への照射角度が異
   なる半透明鏡を用いて、同時に複数の干渉縞を記録する
   ようにした請求項１又は２に記載のホログラムの作製方
   法。
5. 【請求項５】 前記光拡散体に対し異なる方向から光を
   照射することにより形成される照射角度の異なる複数の
   物体光を用い、同時に複数の干渉縞を記録するようにし
   た請求項１又は２に記載のホログラムの作製方法。