JPS6129508B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回折効率を向上したホログラムの製
造方法に関し、特に一旦現像処理後に熱処理する
ことにより、白色光に対する回折効率の著しく向
上したホログラムを製造せんとするものである。

いわゆる重クロム酸−ゼラチン媒体は、高い回
折効率と3000本／mmにも達する高い解像力のゆえ
に優れた位相型ホログラム（干渉稿の強度変化を
媒体の位相透過率変化として記録する型のホログ
ラム）用記録媒体として知られている。そして、
この記録媒体を厚膜にしたときの単色光再生にお
ける回折効率（再生に寄与する回折光（一次回折
光）強度の再生光強度に対する比）は、理論値
1.0に近い0.8以上の値が得られることが確認され
ている。しかし、この高い回折効率は、再生光と
してホログラム作製に使用したレーザー等の単色
光を用いるときに始めて得られるものであつて、
通常の白色光について得られるものではない。ホ
ログラムの中には、ボリユーム型ホログラムある
いはイメージプレン型ホログラムのように、理論
的には白色光による再生が可能なものも知られて
いるが、白色光に占める所定の感波長光の割合が
少いため、白色再生光全体に対する回折効率は著
しく低い。したがつて、上記した重クロム酸−ゼ
ラチン媒体も含めて、従来の感光材料は白色光再
生ホログラムの実用には供し得ないのが実情であ
る。

しかし、ホログラムが、記録のみならず、再生
についてまで、レーザーのような単色光の発生装
置を要求することは、その一般的普及を著しく妨
げるものである。したがつて白色光で再生可能な
実用的ホログラムの開発が期待されている。

本発明者らは、このような白色光で再生可能な
実用的ホログラムを開発するべく研究した結果、
従来から知られている重クロム酸−ゼラチン等の
ゼラチン系記録媒体で得られた位相型ホログラム
を更に100℃以上で熱処理することにより、可視
域全体の回折効率が著しく向上することが見出さ
れた（後記第８図および９図参照）。本発明は、
このような知見に基づくものである。したがつて
本発明のホログラムの製造方法は、感光剤を含む
ゼラチン記録媒体を光の干渉パターンに露出し次
に水で洗滌し、更に親水性かつ揮発性の有機溶媒
に浸漬したのち乾燥して位相ホログラムを製造す
る方法において、得られた位相ホログラムを更に
100℃以上で熱処理することを特徴とするもので
ある。

記録媒体としては、従来から重クロム酸ゼラチ
ン型媒体として知られているものが用いられる。
すなわち感光剤として重クロム酸アンモニウム、
重クロム酸カリウム等の重クロム酸塩を含むゼラ
チン記録媒体が用いられる。重クロム酸塩のゼラ
チンに対する添加量は0.5〜20重量％程度であ
る。

このような重クロム酸ゼラチンを感光して位相
ホログラム用の回折格子を形成する方法には二つ
あり、一つは、露光されない部分のゼラチンを水
で溶かしさる方法で非硬化型重クロム酸ゼラチン
と呼ばれている。他の方法は露光された部分と、
されない部分の間で屈折率の差を生ずるもので硬
化型重クロム酸ゼラチンと呼ばれている。このよ
うな差異は物質的には、未硬化水溶性ゼラチン媒
体を使用するか、硬化済膨潤性ゼラチン媒体を使
用するかに起因している。

これらの反応機構については、まだ十分解明さ
れていないが、光の当つた部分のCr⁶⁺が還元さ
れてCr³⁺になり、これとゼラチンの反応により
ゼラチンの架橋が生じ硬化すると考えられてい
る。

非硬化型の場合は水洗によつて非露光部のゼラ
チンが溶け出し膜厚変化による位相ホログラムと
なる。一方硬化型の場合には水洗後の急速脱水に
伴うゼラチン内の張力により未露光部にひびわれ
を起こし、空気ゼラチンの屈折率の差によつて位
相ホログラムが形成されると考えられている。

本発明においては上記した硬化型重クロム酸ゼ
ラチンと非硬化型重クロム酸ゼラチンのいずれを
用いることもできる。

このような重クロム酸ゼラチン記録媒体は、ガ
ラス基板上に感光剤を含むゼラチン水溶液（通
常、ゼラチン濃度は５〜20重量％）をデイツプコ
ーテイグ、バーコーテイグ、スピンコーテイグな
どの方法により、乾燥後の膜厚として１〜20μｍ
程度となるように塗布して、乾燥することにより
得られる。この際グリオキザール等の硬化剤を含
めておいて加熱乾燥することにより、硬化型記録
媒体が得られる。またゼラチン記録媒体は市販の
銀塩乾板の未露光のまま定着処理して脱銀するこ
とによつても得られる。

非硬化型媒体を硬化型媒体にするためには、一
旦形成された非硬化型媒体を市販の硬膜剤、たと
えば、コダツクラピツドフイクサー、あるいは一
般的なクロムミヨウバン水溶液等の硬膜液により
処理することもできる。このような硬膜処理は露
光後、水洗前に行うことも可能である。

更に既に硬化したゼラチン膜が得られる場合に
は、重クロム酸塩水溶液をこの硬化ゼラチン膜に
接触させることによつても硬化型記録媒体が得ら
れる。

このようなゼラチン記録媒体を用いる本発明の
ホログラムの製造方法中、熱処理を行うまでの工
程は、従来のそれと特に異るものではない。すな
わち、第１図は従来法による典型的なホログラム
の製造工程の一例、第２図は、これに対応する本
発明の製造工程の一例をそれぞれブロツク図で示
すものである。

露光は第３図ないし第５図に示すようにして行
われる。第３図において、ゼラチン記録媒体１の
一面に、単一のコヒーレント光源から分離された
物体光５および参照光４をそれぞれある角度（好
ましくは法線３に対して互いに対称な角度）で入
射させて、干渉稿の潜像２を記録する。物体光５
は、光源からその像を記録すべき物体６に照射さ
れ物体により位相と振幅の変調を受けた光であ
り、この際、第４図に示すように物体６と記録媒
体２の間にレンズ７などの集光装置を用い、物体
光５の集光位置に記録媒体をおいて形成したイメ
ージプレン型ホログラムは白色光による再生特性
が良好である。

また、第５図は、いわゆるボリユーム型ホログ
ラム（あるいはリツプマン型ホログラム）の露光
法を示すものであり、参照光４と物体光５をθ＝
135゜〜180゜の角度で、すなわち、記録媒体１に
対し、参照光４と物体光５を裏表から照射して、
干渉縞２を記録媒体の厚み方向に対して記録す
る。

露光後の記録媒体は、上述したように必要であ
れば、硬膜液で処理して硬化型ホログラムとす
る。

次いで、約10分程度の水洗処理により未反応の
Crを除去し、更に約40℃程度の温水で処理して
ゼラチン膜を膨潤させ（同時に非硬化型の場合は
非露光部のゼラチンを溶解除去し）た後、イソプ
ロピルアルコール等の親水性、揮発性の有機溶媒
中に浸漬して、水との置換を行い、乾燥してホロ
グラムを製造する。有機溶媒による水との置換
は、ゼラチン中に含まれる水分をそのまま自然乾
燥すると、回折効率が低下するので、これを防ぐ
ためである。

このようにして得られたホログラムに、記録に
用いたコヒーレント光に近い波長を有する単色光
を照射すれば、回折効率約80％程度で好ましい再
生像が得られる。しかし、可視域全体の波長を有
する白色光を照射する場合、回折効率は可視域全
体に対し約20％程度で実用上、極めて不満足であ
る（第８図）。

本発明にしたがい、上記のようにして得られた
ホログラムを100℃以上で、熱処理することによ
り、可視域全体に対する回折効率がたとえば約40
％以上に飛躍的に向上される（第９図）。

熱処理は、100℃以上の気体雰囲気中にホログ
ラムを保持するか、あるいは熱板に接触させるな
ど、ホログラムの好ましくない変質を生じない方
法であれば任意の方法が採用できる。熱処理温度
の上限はホログラム媒体であるゼラチンの好まし
くない変質（たとえば「焦げ」）を生じない範囲
であれば任意であるが、通常100〜200℃の範囲が
好ましく用いられる。熱処理時間は特に制限され
ないが、５〜20分程度の処理で充分である。

このようにして得られた本発明によるホログラ
ムから再生像を得る方法は、従来のそれと特に異
るものではない。たとえば、第４図で示すように
して記録したイメージブレン型ホログラムに、第
６図で示すように観察者と反対側から白色再生光
８を照射すると、ホログラム２の近傍に透過光に
よる再生像９が得られる。また第５図のようにし
て得られたボリユームホログラムに第７図で示す
ように観察者の側から白色再生光８を照射する
と、反射光により再生像９が得られる。

上記したように、本発明で得られたホログラム
は、白色光により高い回折効率で再生可能という
特徴を有するものであり、この特徴を生かして、
ペンダント、壁掛け等の装飾用途、あるいは自動
車の尾灯の代用、カタログ、看板等、POP（店
頭宣伝、point of purchase）などの用途に優れ
た適性を示す。また、白色光による再生特性が優
れる点を除いて、従来のボリユーム型ホログラ
ム、イメージプレン型ホログラム等と同じ特性を
有するものであるから、多重記録媒体、メモリ−
媒体等、これらホログラムと同様な応用適性を示
す。

以下実施例により更に具体的に本発明を説明す
る。

実施例 市販のゼラチン（新田ゼラチン社製コロタイプ
No.１）10％水溶液を作り、ガラス板上にバーコー
ト法にて塗布し、12時間室温にて乾燥後、重クロ
ム酸アンモニウムの３％水溶液（液温15℃）中に
暗所にて10分間浸漬し、界面活性剤（小西六写真
工業製コンダツクス）液に短時間浸漬して洗浄
し、室温にて２時間乾燥させて厚み約20μｍの重
クロム酸ゼラチン乾板を得た。

得られた乾板に、Arレーザー（4880Å）1Wを
使用して第５図のごとき方法にて物体光と参照光
の間を角度（θ）を180゜として４秒間露光し干
渉縞を記録させ、現像・乾燥処理後回折効率を測
定した。

現像工程は、露光した感光層をまず硬膜剤（富
工写真工業社製酸性迅速硬膜剤、フジスパーフイ
クサー）３％水溶液に１分間浸漬した後、18℃の
流水で５分間洗浄した。次に35℃の水に５分間浸
漬し、70％イソプロピルアルコール水溶液中に室
温で５分間、100％イソプロピルアルコールに室
温で２分間浸漬し、温風で乾燥処理して従来法に
よるホログラムを得た。このホログラムの回折効
率を測定し、第６図の結果を得た。回折効率は、
得られたホログラムの全反射率をスペクトロフオ
トメーター（島津製作所製RC−330）で測定し判
定した。これによると波長5300Åで約80％の反射
率を得たが可視域全体では約20％であつた。

次いで上記にて得られたホログラムを更に80℃
以上180℃までの温度で各10分間の加熱処理を行
ない反射率の変化を測定した。その結果を第９図
に示す。

この第９図を見れば、100℃の熱処理により可
視域の全反射率で表わした回折効率が約42％以上
と著しく改善されることが判る。

また、100℃で10分間熱処理をした後のホログ
ラムについて第８図と同様にして得た反射率の可
視域での波長依存性を第１０図に記す。第１０図
を見れば、ホログラムの波長選択性が失われると
ともに可視域全体の波長についての回折効率が向
上していることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来法および本
発明法によるホログラム製造工程の一例のブロツ
ク図、第３図〜第５図は、それぞれフレネル型、
イメージプレン型、およびボリユーム型のホログ
ラムの露光記録方法の説明図、第６図および第７
図はそれぞれイメージプレン型およびボリユーム
型ホログラムの再生方法の説明図、第８図および
第１０図は、それぞれ従来法および本発明法によ
るホログラムの回折効率（反射率）の波長依存性
を示すグラフ、第９図は、熱処理温度の回折効率
（全反射率）に及ぼす影響を示すグラフである。 １……ゼラチン記録媒体、２……ホログラム、
４……参照光、５……物体光、６……物体、８…
…再生光、９……再生像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 感光剤が含有されたゼラチン記録媒体を光の
   干渉パターンに露光し、次いで水で洗滌し、更に
   親水性かつ揮発性の有機溶媒に浸漬したのち乾燥
   して位相ホログラムを得、次いでこの乾燥後の位
   相ホログラムを更に100℃以上の温度で加熱処理
   することにより可視域における回折効率率を向上
   させたことを特徴とする、ホログラムの製造方
   法。