JPS63305380A - カラ−ホログラムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカラーホログラムおよびその製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

レーザ等のコヒーレント光を得る技術の発達とともに、
ホログラフィ技術も次第に一般化してきている。このホ
ログラフィの分野においては、コヒーレント光を用い、
物体像情報を干渉縞として記録したホログラムの作製が
行われる。このホログラムに再生光を照射すると、干渉
縞の回折効果によって物体像の忠実な三次元再生を行う
ことができる。

ホログラム再生像をカラー化するための一方法として、
レインボーホログラムが用いられている。

このレインボーホログラムは、見る角度に応じて再生像
が虹色に輝くため、見た目が非常にきれいである。ただ
、一定の視点位置からは、常に特定の色にしか見えない
。

視点位置を固定しても種々の色を観察できるようなカラ
ーホログラムが、特表昭５７−５０１６９７号公報に提
案されている。このカラーホログラムでは、所定の面積
をもった領域を複数個連続させてホログラム面を形成し
、かつ、各領域ごとに干渉縞のピッチを異ならせるよう
にしている。視点を固定していても、その視点に向かう
回折光の波長は各領域ごとに異なるため、各領域ごとに
種々の色を同時に観察することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のカラーホログラムでは、種々の色が観察
できるものの、その色は物体固有の色ではない。すなわ
ち、物体の自然色をもった再生像が得られているわけで
はなく、人工的に意図的に色が付加されたに過ぎない。

したがって再生像を見ても、本物の物体を見ているよう
な臨場感は得られないのである。

そこで本発明は、物体の自然色再生像を得ることのでき
るカラーホログラムおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。

・〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、カラーホログラムを、ホログラムパターンが
形成された単位領域を多数連続的に配して構成し、しか
も各単位領域がそれぞれ第１、第２、第３という３つの
微小領域から構成され、互いに加色混合しうる第１、第
２、第３という３つの原色を含んだ照明光を所定方向か
らホログラムに照射することによってホログラムの画像
が再生されるようにし、かつ、同一単位領域に属する各
微小領域について、第１の微小領域が第１の原色を回折
する方向と、第２の微小領域が第２の原色を回折する方
向と、第３の微小領域が第３の原色を回折する方向とが
、すべて同一方向となるように回折パターンを記録する
ようにしたものである。

上述したカラーホログラムを製造するために、本発明に
おいては、 被写体を、互いに加色混合しうる第１、第２、第３とい
う３つの原色によって色分解し、各原色のそれぞれにつ
いて、第１、第２、第３の色分解像を得る段階と、 各色分解像についてのホログラム像が形成された第１、
第２、第３の分色１次ホログラムを得る段階と、 感光原版上に、第１、第２、第３という３つの微小領域
から構成される単位領域を多数連続的に定義する段階と
、 第１の微小領域のみを露光するようなマスクを用い、第
１の分色１次ホログラムの再生像と、第１の方向から照
射した参照光との干渉縞を、感光原版上に露光して２次
ホログラム像を形成する段階と、 第２の微小領域のみを露光するようなマスクを用い、第
２の分色１次ホログラムの再生像と、第２の方向から照
射した参照光との干渉縞を、感光原版上に露光して２次
ホログラム像を形成する段階と、 第３の微小領域のみを露光するようなマスクを用い、第
３の分色１次ホログラムの再生像と、第３の方向から照
射した参照光との干渉縞を、感光原版上に露光して２次
ホログラム像を形成する段階と、 を行うようにしたものである。

〔作　用〕

本発明に係るカラーホログラムでは、所定方向から再生
光が照射されると、３つの微小領域からの回折光のうち
のそれぞれ１原色ずつ、合計３原色については、同一方
向に向かって放射される。

したがって、ある視点においては、この３つの微小領域
からの３原色が加色混合して観測され、自然色再生像を
得ることができる。

また、本発明に係るカラーホログラムの製造方法では、
第１、第２、第３の各微小領域ごとに、同一被写体に対
する第１、第２、第３という３原色の色分解像のホログ
ラムパターンが形成される。

したがって、各微小領域から同一方向に向かって回折す
る光の波長は、それぞれの３原色の波長となり、３原色
が加色混合して観測される。このようにして、自然色再
生像を得ることのできるカラーホログラムの製造が可能
になる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図は本発明の一実施例に係るカラーホログラムの原理
図である。このカラーホログラム１には、多数の単位領
域２（第１図（ａ）では１つのみを示しである）が連続
的に配列されている。

第１図（ａ）はこの単位領域として点状のものを採用し
たものであり、同図（ｂ）は線状のものを採用したもの
である。各単位領域２は、それぞれ第１の微小領域２Ｒ
，第２の微小領域２Ｇ、第３の微小領域２Ｂという３つ
の微小領域から構成されている。これら微小領域を、目
の分解能に比べて十分小さくとるようにすれば、３つの
微小領域を合せた単位領域２を１つの画素として把握さ
せることができる。各微小領域にはそれぞれホログラム
パターンが形成されている。

いま、このホログラムにＲ（赤）、Ｇ（緑）。

Ｂ（青）という互いに加色混合しうる３原色を含んだ再
生光３（たとえば白色光）を照射したとすると、各微小
領域からはそれぞれ形成されているホログラムパターン
に基づいて回折光が放射される。このとき、各微小領域
は、３原色すべてについての回折光を生成する。たとえ
ば、微小領域２Ｒは、原色Ｒについての回折光のみを生
成するわけではな（，３原色Ｒ，Ｇ、Ｂのすべてについ
ての回折光を生成しており、回折の原理からその回折角
は波長によって若干具なる。ただ、本発明に係るカラー
ホログラムの特徴は、同一の単位領域２に属する３つの
微小領域について、微小領域２Ｒから回折される原色Ｒ
の波長をもった回折光４Ｒの向きと、微小領域２Ｇから
回折される原色Ｇの波長をもった回折光４Ｇの向きと、
微小領域２Ｂから回折される原色Ｂの波長をもった回折
光４Ｂの向きと、かすべて同一方向になるという点であ
る。

したがって、視点５においては、各単位領域からのホロ
グラム再生像として、３原色それぞれについての再生像
が重なって得られる。ホログラムでは、物体像の濃淡情
報までが再生される。これは濃淡情報が、ホログラム面
に形成された回折格子の回折効率の大小として記録され
ているためである。たとえば、明るい階調部分は回折効
率の高い明瞭な回折格子が形成され、暗い階調部分は回
折効率の低い不明瞭な回折格子が形成されている。

このように各色成分についての濃淡をもった３原色それ
ぞれについての再生像を重ねることによって自然色の再
生像観測が可能になる。

前述のように、一般に同じ回折パターンが形成されてい
る場合の回折光の回折角は、照明光の波長によってそれ
ぞれ異なる。したがって、３原色に対する回折光の回折
角をすべて等しくするためには、各微小領域によって回
折パターンを若干変える必要がある。より具体的には、
回折パターンを形成する回折格子間隔を変える必要があ
る。この回折パターンは、ホログラム形成時において、
物体光と参照光との干渉縞として形成されたものである
から、この干渉縞のピッチを変えればよいことになる。

第２図には、一般的なホログラムの形成を行うための原
理図を示す。すなわち、感光原版６に、物体光７と参照
光８とを照射し、この干渉縞パターンを感光原版６上に
形成する。いまここで、物体光７の入射角をθ　、参照
光８の入射角をθ、物体光７および参照光８の波長をλ
、とすると、感光原版６に形成される干渉縞ピッチＰは
、次式％式％ 第２図のように物体光７を感光原版６に対して垂直に入
射させるとすると、θ　−０であるから、Ｐ−λ／ｓｉ
ｎθ である。通常、物体光および参照光の光源としてはレー
ザが用いられるので、波長λを変えるのは技術的に困難
である。したがって、干渉縞ピッチＰを変えるには、参
照光８の入射角θを変えるのが最も容易である。この原
理を用いてカラーホログラムの製造を行おうというのが
、本発明に係るカラーホログラムの製造方法の特徴であ
る。すなわち、被写体をＲＧＢの３原色に色分解して３
つの色分解像をつくり、この各色分解像について第２図
に示す原理で感光原版６上にホログラム像を形成する。

色分解像からの光を物体光７とし、ＲＧＢの各色分解像
についての露光ごとに参照光θの角度をそれぞれθ。、
θ６．θ、と変えて干渉縞の記録を行うのである。

具体的な露光のしかたの一例を第３図に示す。

ここでは、感光原版６上には２Ｒ，２Ｇ、２Ｂの３つの
微小領域からなる単位領域が１つだけ示されているが、
実際にはこのような単位領域が多数連続配置されている
。第３図（ａ）は、この露光方法の基本原理を示す図で
ある。各色分解像からの光を物体光７として感光原版６
に垂直に入射し、ＲＧＢそれぞれについて参照光入射角
をそれぞれθＲ１θ。、θ８と変えて露光を行うことに
なる。

このような露光を行うために、第３図（ｂ）に示すよう
なマスク９を用いる。このマスク９には、微小領域２Ｒ
，２０，２Ｂの幅（この実施例では、０．０５〜０．５
ｍｍ程度）に等しい露光用開口部１０が、この幅の３倍
のピッチで多数配されている。このマスク９を、たとえ
ば第３図（ｂ）のような位置にセットすれば、感光原版
６上の微小領域２Ｒのみを、露光することができる。そ
こで、マスク９をこの位置にセットして、参照光８を入
射角θＲで照射し、原色Ｒについての色分解像のホログ
ラム露光を行う。続いて、第３図（Ｃ）の位置にまでマ
スク９を動かし、微小領域２Ｇのみを露光できるように
し、参照光８の入射角をθ。にして原色Ｇについての色
分解像のホログラム露光を行う。最後に、第３図（ｄ）
の位置にまでマスク９を動かし、微小領域２Ｂのみを露
光できるようにし、参照光８の入射角をθＢにして原色
Ｂについての色分解像のホログラム露光を行う。参照光
の入射角は、ＲＧＢの３原色の波長に基づいて決定され
る。

以上が、本発明に係るカラーホログラムの製造方法の要
点となる部分であるが、この製造方法の全体の手順を以
下に述べることにする。第４図は、この全体手順を示す
流れ図である。まず、ステップＳ１において、３原色に
ついての色分解像を得る。これはたとえば、絵画、カラ
ー写真などの平面状の被写体であれば、この被写体をカ
メラ撮りして、ＲＧＢの３色についての色分解写真をつ
くればよい。この色分解写真は、連続調でも網版写真で
もよく、これを被写体の色分解像として用いることがで
きる。

続いて、ステップＳ２において、この３つの色分解像に
ついてのホログラムが作成される。いま、この作成され
たホログラムを分色１次ホログラムと呼ぶことにする。

各分色１次ホログラムは、それぞれ単色の物体像に基づ
いてつくられたものであるから、それ自身はモノクロの
ホログラムであり、従来の通常のホログラム作成方法に
よって作成することができる。

なお、立体状の被写体であれば、この同一形状の被写体
を３つ用意し、各被写体に原色Ｒ，Ｇ。

Ｂのそれぞれの階調に相当する着色を施したものを色分
解像として用いればよい。この着色は、白黒の階調で行
ってもよいし、分色１次ホログラムを記録する光（被写
体の照明光、参照光）の補色単色だけを用いて行なって
もよい。勿論、被写体１つだけを用いて、１つの原色に
ついての分色１次ホログラムを作成するたびに着色を変
えてもよい。なお、３つの分色１次ホログラムを形成す
るためのレーザ光、光学系はすべて同じものを用い、被
写体は常に同じ位置、同じ向きに置く必要がある。　続
いて、ステップＳ３において、単位領域の定義を行う。

すなわち、ＲＧＢに対応する３つの微小領域からなり、
多数連続した単位領域を感光原版６」二で定義する。た
とえば、第３図では、感光原版６上に３つの微小領域２
Ｒ，２Ｇ、　　２Ｂからなる単位領域（図では１つしか
描かれていない）が定義されている。

次にステップＳ４において、原色Ｒについての露光を行
う。すなわち、第３図（ｂ）に示すように、Ｒに相当す
る微小領域２Ｒのみが露光するような位置にマスク９を
もってきて、ステップＳ２で作成したＲについての分色
１次ホログラムの再生像を新たな物体像とみなして、参
照光８を入射角θＲで入射させて２次ホログラムを感光
原版上に形成するのである。微小領域２Ｒには、Ｒにつ
いての分色１次ホログラムの再生像と、参照光との干渉
縞からなる２次ホログラムが記録されることになる。

同様にして、ステップＳ５およびＳ６において、第３図
（Ｃ）および（ｄ）に示すように、原色ＧおよびＢにつ
いての分色１次ホログラムの再生像と、参照光との干渉
縞からなる２次ホログラムが記録される。

ただし、上述した方法によって得られた２次ホログラム
は、本来レーザのような単色再生光によって再生するべ
きホログラムであり、厳密には白色光再生ができない。

また、このようなホログラムでは、自然色再生像も得ら
れない。これは、波長によって再生像の結像位置が異な
り、白色光を再生に用いると、白色光に含まれる種々の
波長成分ごとにずれた再生像が重なってしまうためであ
る。このようなレーザ再生型のホログラムを白色光で再
生するためには、細いスリットを用い、このスリットか
ら覗き見る方法がある。所定の条件が満足されるような
スリットを通して見ることにより、単色光成分以外をカ
ットすることができ、再生が可能になるのである。

ただ、再生時に常にスリットを用いるのは実用的ではな
い。そこで、覗き用のスリットをもホログラム像の中に
一緒に記録してしまおうという発想で開発されたのが、
レインボーホログラムである。このレインボーホログラ
ムでは、白色光による再生が十分可能である。レインボ
ーホログラムの作製方法自体は、既に公知の技術である
ので、ここではその作製方法の原理だけを簡単に説明し
ておく。まず、第５図（ａ）に示すように、１次ホログ
ラム１１のホログラム面にマスク１２を重ねる。このマ
スク１２には、細いスリット１３（たとえば、幅５１程
度）が設けられており、１次ホログラム１１にレーザな
どの再生光１４を照射すると、スリット１３を通った回
折光１５によって再生像が形成される。この再生像と参
照光１６（再生光１４を分割して得ることができる）と
の干渉縞を感光原版１７上に記録する。

この感光原版１７上に記録された２次ホログラムがレイ
ンボーホログラムとなっている。すなわち、第５図（ｂ
）に示すように、感光原版１７に白色の再生光１８を照
射すると、被写体の再生像１９とともに、マスク１２の
再生像２０が形成される。したがって、視点５からは、
あたかもマスク像２０のスリット像２１を通して、再生
像１９を見ているようになる。したがって、不要な波長
成分はマスクによってカットされることと等価となり、
白色光を再生光として用いても、レーザ光による再生像
とほぼ同じ結果が得られる。なお、視点５を動かすと、
マスク像２０の結像位置が異なる波長に移るため、どの
ような位置からでも再生像１９を観測できる。

以上は、従来から公知のレインボーホログラムの作製方
法であるが、本発明にこの技術を応用すれば、白色光で
再生可能なカラーホログラムを作製することができる。

すなわち、第４図のステップ８４〜Ｓ６において２次ホ
ログラムを形成する際に、分色１次ホログラムにスリッ
トを有するマスクを重ねて２次ホログラムの露光を行え
ばよい。

このようにして形成された２次ホログラムは、白色光に
よる再生が可能であり、しかも、被写体の自然色再生が
可能になる。もっとも、自然色再生が可能なのは、特定
の視点位置に限られるが、視点を動かすことにより、種
々の３原色混合結果が得られるので、ディスプレイとし
て用いる場合には、かえって面白い効果が期待できる。

以上、本発明をいくつかの実施例に基づいて説明したが
、本発明はここで述べた実施例だけに限定されるもので
はなく、種々の変形が可能である。

たとえば、単位領域としては、第１図（ａ）のような点
状、同図（ｂ）のような線状のものだけに限らず、断線
模様、網点状などどのような形状にしてもかまわない。

また、２次ホログラム用の感光原版として用いるフィル
ムもどのようなものを用いてもかまわない。たとえば、
感光性樹脂を感光原版として用い、表面に凹凸が形成さ
れたレリーフホログラムを形成するようにすれば、従来
のレインボーホログラムと同様にプレスによる復製が可
能であり、量産に適したものとなる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、被写体についての３原色
の色分解像をそれぞれ別々の微小領域に記録するように
してカラーホログラムを製造するようにしたため、被写
体の自然色再生像を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るカラーホログラムを示
す図、第２図は一般的なホログラムの作成方法を示す図
、第３図は本発明に係るカラーホログラムの製造方法の
要点を説明する図、第４図は本発明に係るカラーホログ
ラムの製造方法の全手順を示す流れ図、第５図は一般的
なレインボーホログラムの作成および再生原理を示す図
である。 １・・・感光原版、２・・・単位領域、２Ｒ，２Ｇ。 ２Ｂ・・・微小領域、３・・・再生光、４Ｒ，４Ｇ、４
Ｂ・・・回折光、５・・・視点、６・・・感光原版、７
・・・物体光、８・・・参照光、９・・・マスク、１０
・・・露光用開口部、１１・・・１次ホログラム、１２
・・・マスク、１３・・・スリフト、１４・・・再生光
、１５・・・回折光、１６・・・参照光、１７・・・感
光原版、１８・・・再生光、１９・・・再生像、２０・
・・マスク像、２１・・・スリット像、８１〜Ｓ６・・
・流れ図の各ステップ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 部　１　図 莞２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ホログラムパターンが形成された単位領域を多数連
   続的に配したホログラムであって、前記各単位領域がそ
   れぞれ第１、第２、第３という３つの微小領域から構成
   され、互いに加色混合しうる第１、第２、第３という３
   つの原色を含んだ再生光を所定方向から照射することに
   よって前記ホログラムパターンが再生され、しかも、同
   一単位領域に属する各微小領域について、前記第１の微
   小領域が前記第１の原色を回折する方向と、前記第２の
   微小領域が前記第２の原色を回折する方向と、前記第３
   の微小領域が前記第３の原色を回折する方向とが、すべ
   て同一方向となるように回折パターンが記録されている
   ことを特徴とするカラーホログラム。 ２、３つの微小領域に形成されるホログラムパターンの
   干渉縞のピッチをそれぞれ変えることによって、それぞ
   れの原色の回折方向を同一方向とすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のカラーホログラム。 ３、各単位領域からの回折光が、所定の視角範囲内にの
   み向かうようにホログラムパターンが形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   のカラーホログラム。 ４、被写体を、互いに加色混合しうる第１、第２、第３
   という３つの原色によって色分解し、各原色のそれぞれ
   について、第１、第２、第３の色分解像を得る段階と、 前記各色分解像についてのホログラム像が形成された第
   １、第２、第３の分色１次ホログラムを得る段階と、 感光原版上に、第１、第２、第３という３つの微小領域
   から構成される単位領域を多数連続的に定義する段階と
   、 前記第１の微小領域のみを露光するようなマスクを用い
   、前記第１の分色１次ホログラムの再生像と、第１の方
   向から照射した参照光との干渉縞を、前記感光原版上に
   露光して２次ホログラム像を形成する段階と、 前記第２の微小領域のみを露光するようなマスクを用い
   、前記第２の分色１次ホログラムの再生像と、第２の方
   向から照射した参照光との干渉縞を、前記感光原版上に
   露光して２次ホログラム像を形成する段階と、 前記第３の微小領域のみを露光するようなマスクを用い
   、前記第３の分色１次ホログラムの再生像と、第３の方
   向から照射した参照光との干渉縞を、前記感光原版上に
   露光して２次ホログラム像を形成する段階と、 を有することを特徴とするカラーホログラムの製造方法
   。 ５、平面状の被写体を用い、色分解像を色分解写真の形
   で得ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のカ
   ラーホログラムの製造方法。 ６、立体状の被写体を用い、この被写体を各原色で照明
   することによって、各原色についての色分解像を得るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のカラーホロ
   グラムの製造方法。 ７、露光用開口部がその幅の３倍のピッチで多数配され
   たマスクを用いて２次ホログラム像の形成を行い、かつ
   、各分色１次ホログラムについての露光ごとに前記マス
   クを前記幅だけずらして用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項乃至第６項のいずれかに記載のカラーホ
   ログラムの製造方法。 ８、分色１次ホログラムの再生像を、所定のスリットを
   通して感光原版上に形成し、前記感光原版上に形成され
   たホログラム像による回折光が、視角範囲内にのみ向か
   うようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項乃
   至第７項のいずれかに記載のカラーホログラムの製造方
   法。