JPH11316538A - ホログラムの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光拡散体の散乱角度特性を変化させた場合に
おいても、白濁や曇りが少ないスクリーンホログラムの
作製方法を提供する。 【解決手段】 物体光同士により形成される干渉縞での
回折効率η₀₀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_R0との比η₀₀／η_R0が少なくとも
「１０」以上で、且つ、効率η₀₀が５％を越えないよう
に、前記物体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R とを
調整する。さらに、物体光の強度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ
_R の比を、光拡散体の散乱角度特性が大きくなるほど、
小さくなるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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２１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２２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２３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２３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２４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２３，２４に示したスクリーン
ホログラムの作製の際において、本来は物体光（Ｏ）と
参照光（Ｒ）の光の強度の比である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
２４に示す反射型を例にとると、図９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 ，Ｏ ₂ で干渉縞が記録されてしまうという
「フレネルノイズ」という現象が生じてしまう。

【０００７】また、従来、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。そこで、本発明の目的は、白濁や
曇りが少ない例えば、スクリーンホログラムのようなホ
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の発明では、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、前記物体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R の
比を、前記光拡散体の散乱角度特性により変化させるこ
とを特徴とする。

【０００９】本願発明においては、物体光の強度Ｅ₀ と
前記参照光の強度Ｅ_R の比を、光拡散体の散乱角度特性
により変化させることを特徴とする。そもそも、物体光
の強度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ_R は、感光乾板上の単位面
積当たりにあらゆる方向から入射してくる物体光及び参
照光である。従って、物体光の強度Ｅ₀ と参照光の強度
Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ₀ が一定であっても、光拡散体の散乱
角度特性が大きくなれば、ある一方向すなわちθ方向に
出射する物体光の強度Ｉθ_O は弱くなる。

【００１０】そのため、物体光の強度Ｅ₀ と前記参照光
の強度Ｅ_R の比を、光拡散体の散乱角度特性により変化
させる必要があることをはじめて着目したのである。そ
して、光拡散体の散乱角度特性が変化したとしても、物
体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R の比を変化させ
ることにより、光拡散体の散乱角度特性が変化したとし
ても、白濁や曇りがないスクリーンホログラムを得るこ
とができるものである。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、前記光
拡散体の散乱角度特性が大きくなるほど、前記物体光の
強度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ₀ を小さくな
るように調整することを特徴としている。これは、物体
光同士により形成される干渉縞での回折効率η₀₀と、参
照光と物体光により形成される干渉縞での回折効率η_R0
を決めるのは、ある一方向から入射する物体光の強度Ｉ
θ_O と参照光の強度Ｉ_R （＝Ｅ_R 、参照光の入射方向は
一方向のみ）の比Ｉ_R ／Ｉθ_O である。従って、光拡散
体の散乱角度特性が大きくなれば、Ｉ_R ／Ｉθ_O は大き
くなり、参照光と物体光により形成される干渉縞での回
折効率η_R0は下がってしまう。

【００１２】そのため、参照光と物体光により形成され
る干渉縞での回折効率η_R0を一定に保つためには、回折
効率η_R0が一定に保つための範囲内にＩ_R ／Ｉθ_O が保
たれる必要がある。即ち、参照光と物体光により形成さ
れる干渉縞での回折効率η_R0を一定に保つためには、光
拡散体の散乱角度特性が大きくなるほど、あらゆる方向
から入射してくる物体光の合計の強度Ｅ₀ を大きくする
必要があり、しいては、Ｅ_R ／Ｅ₀を小さくする必要が
あるのである。

【００１３】また、請求項３においては、前記物体光同
士により形成される干渉縞での回折効率η₀₀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 _R0との比η₀₀／η_R0が少なくとも「１０」以上で、
且つ前記回折効率η₀₀が５％を越えないように、前記物
体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R とを調整するこ
とが好ましい。

【００１４】尚、本願発明において、回折効率の測定方
法は、以下のように行った。即ち、図１９に示すよう
に、入射光αを再生角度θc でホログラム３に入射さ
せ、ホログラム３に回折されずにそのまま透過した光β
を測定する。この透過光βの分布は、例えば、図２０の
ようになり、最も透過率の低い部分の透過率を１００％
から引いた値ηをホログラムの回折効率とした。

【００１５】また、光拡散体の散乱角度特性とは、光拡
散体を通した物体光の内、光拡散体から垂直方向（０°
方向）に出射する光の強度Ｉ₀ とθ方向に出射する光の
強度Ｉθの比Ｉθ／Ｉ₀ が０．５となる角度θで表す。
本願発明は、このように光拡散体の散乱角度特性を変化
させた場合においても、白濁や曇りが少ないスクリーン
ホログラムが得られる。

【００１６】つまり、η_R0／η₀₀を少なくとも「１０」
以上としたことにより、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。また、回折効率
η₀₀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回避することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。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。

【００１８】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。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。

【００１９】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。

【００２０】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。
ここで、感光乾板１５として重クロム酸ゼラチン（ＤＣ
Ｇ）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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。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１
３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４に示
すように、作製したスクリーンホログラム２０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５に示す結果と
なる。この時、図５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。

【００２７】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。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１
８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。

【００２８】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。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８に示す。図８より感光乾板２０としてＤＣ
Ｇ乾板を用いた場合において、Ｐ_min の値は１０ｍＪ／
cm ² となった。

【００２９】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９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。

【００３０】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 以下にすれば、Ｏ₁ と
Ｏ₂ の干渉縞（フレネルノイズ）は記録されない。今、
Ｏ₁ 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。

【００３１】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。

【００３２】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１０に示
す。図１０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。

【００３３】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。以上より、Ｅ_R ／Ｅ_O を「５」以上とすることによ
り、図１１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「１
０」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。

【００３４】又、反射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。

【００３５】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、４０
ｍＪ／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。

【００３６】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１３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１３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１４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１４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
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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】つまり、図１２に示す通り、図９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。図１５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２０
ｍＪ／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８よりホログラム
の回折効率は５％以下と考えられる。

【００４０】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。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。

【００４１】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。上記実施例より、物体光同士
により形成される干渉縞での回折効率η₀₀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_R0との
比η₀₀／η_R0が少なくとも「１０」以上で、且つ回折効
率η₀₀が５％を越えないように、物体光の強度Ｅ₀ と参
照光の強度Ｅ_R とを調整することによって、白濁や曇り
が少ないスクリーンホログラムが得られることがわかっ
た。

【００４２】尚、上記実施例において使用した感光乾板
１５として、重クロム酸ゼラチン（ＤＣＧ）を採用した
が、本発明に使用される感光乾板としては、重クロム酸
ゼラチンに限定されるものでなく、例えば、フォトポリ
マーからなる感光乾板であっても同様の傾向を示し、本
発明を適用することが可能である。次に、我々は、それ
ぞれ散乱角度特性の異なる複数の拡散体を用いて、光拡
散体の散乱角度特性と物体光の強度Ｅ₀ と参照光の強度
Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ₀ との関係を調べた。

【００４３】採用した露光光学系を図１６に示す。図１
６において、拡散体２９の長さと、拡散体２９と感光乾
板２８の間の距離Ｓ₃ との関係を３：２となるように配
置しており、拡散体２９には図１７に示した４種類の拡
散体を使用した。また、感光乾板２８には、厚さ６μｍ
のフォトポリマーを使用した。

【００４４】この露光光学系により、参照光と物体光に
より形成される干渉縞での干渉効率η_R0と物体光同士に
より形成れる干渉縞での回折効率η₀₀の比η_R0／η₀₀が
少なくとも「１０」以上で、且つ回折効率η₀₀が５％を
越えない条件で、透過型のホログラムスクリーンを作製
した。そして、特に、本願発明においては、図１８に示
すように、物体光の強度Ｅ₀と参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ
_R ／Ｅ₀ を光拡散体の散乱角度特性が大きくなるほど小
さくなるように調整することにより、より良好な透過型
ホログラムスクリーンを得ることができた。

【００４５】このように、スクリーンホログラムの視域
や色目などの特性制御上の要求から、拡散体の散乱特性
を変える必要がある場合には、本実施の形態のように、
物体光の強度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ₀ を
光拡散体の散乱角度特性に対応して、調整することによ
り、白濁や曇りが少ないスクリーンホログラムが得られ
るのである。

【００４６】また、上記実施例においては、Ｅ_R ／Ｅ₀
を変化させる方法としては、レンズの倍率を変化させる
ことによって、変化させていた。しかしながら、本願発
明は、この方法に限定されるものではなく、例えば、感
光乾板と拡散体との距離を変化させたり、図１でいえば
半透過鏡９の反射光と透過光の比率を変えたり、半透過
鏡９以降の光路中にフィルターを入れたりまたはそれら
の方法を組み合わせて用いてもよい。

【００４７】また、上記実施例においては、物体光の強
度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R／Ｅ₀ を光拡散体の
散乱角度特性に対応して、調整することにより、透過型
スクリーンホログラムを得たが、反射型スクリーンホロ
グラムを得る場合にも、同様の調整方法を採用すること
により、白濁や曇りが少ないスクリーンホログラムが得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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 ／Ｅ₀ とノイズ率との関係を示す図。

【図４】ノイズ率の測定方法を説明するための図。

【図５】ノイズ率の定義を説明するための図。

【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】感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】露光量と回折効率との関係を示す図。

【図１１】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１２】物体光の露光量とノイズ率との関係を示す
図。

【図１３】スクリーンホログラムの作製の光学系を示す
図。

【図１４】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１５】感光乾板を通過する物体光を示す図。

【図１６】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１７】拡散体の拡散光出射角と強度比との関係を示
す図。

【図１８】散乱角とＥ_R ／Ｅ₀ との関係を示す図。

【図１９】回折効率を示す説明図。

【図２０】回折効率を示す説明図。

【図２１】透過型スクリーンを示す図。

【図２２】反射型ホログラムを示す図。

【図２３】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２４】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。

【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）

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、 前記物体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R の比を、
   前記拡散・散乱性を有する物体光の散乱特性により調整
   することを特徴とするホログラム作製方法。
2. 【請求項２】 前記拡散・散乱性を有する物体光の散乱
   角度特性が大きくなるほど、前記物体光の強度Ｅ₀ と参
   照光の強度Ｅ_R の比Ｅ_R ／Ｅ₀ を小さくなるように調整
   することを特徴とする請求項１記載のホログラム作製方
   法。
3. 【請求項３】 前記物体光同士により形成される干渉縞
   での回折効率η₀₀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_R0との比η _R0／η_O0が
   少なくとも「１０」以上で、且つ前記回折効率η₀₀が５
   ％を越えないように、前記物体光の強度Ｅ₀ 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請求項１記
   載のホログラム作成方法。
4. 【請求項４】 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、 前記物体光の強度Ｅ₀ と前記参照光の強度Ｅ_R の比を、
   前記光拡散体の散乱特性により調整することを特徴とす
   るホログラム作製方法。
5. 【請求項５】 前記光拡散体の散乱角度特性が大きくな
   るほど、前記物体光の強度Ｅ₀ と参照光の強度Ｅ_R の比
   Ｅ_R ／Ｅ₀ を小さくなるように調整することを特徴とす
   る請求項４記載のホログラム作製方法。
6. 【請求項６】 前記物体光同士により形成される干渉縞
   での回折効率η₀₀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_R0との比η _R0／η_O0が
   少なくとも「１０」以上で、且つ前記回折効率η₀₀が５
   ％を越えないように、前記物体光の強度Ｅ₀ 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請求項４記
   載のホログラム作成方法。
7. 【請求項７】 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η₀₀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３又は６のい
   ずれか１項記載のホログラムの作製方法。