【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、画質を向上したホログラムの製造法
に関し、特に重クロム酸塩ゼラチン感光材を用い
て、リツプマン−ブラツグ型ホログラムを製造す
る際、全面に光を照射する事によりゼラチン膜を
硬膜する事により、回折効率が高いホログラムの
製造法に関するものである。
いわゆる重クロム酸塩ゼラチン感光材は高い回
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（干渉縞の強度変化を
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おり、記録媒体
を厚膜にしたときの回折効率（再生に寄与する一
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ものである。
このような重クロム酸ゼラチンを感光して位相
型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、かかる方法に用いるゼラ
チンは非硬化型重クロム酸ゼラチンと呼ばれてお
り、他の一つは露光された部分と露光されない部
分の間で屈折率の差を生じさせるものでかかる方
法に用いるゼラチンは硬化型重クロム酸ゼラチン
と呼ばれている。前記の２種類のゼラチンの差異
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
起因しており、硬化型重クロム酸ゼラチンの反応
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
硬化し、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、空気とゼ
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、非硬化型重クロム酸ゼラチ
ン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型ホログラムとなると
考えられている。従来、硬化型重クロム酸ゼラチ
ンを得る方法として、コーテイングの際グリオキ
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、硬化型重クロム酸ゼラチンを得たり、
非硬化型重クロム酸ゼラチンを硬化型重クロム酸
ゼラチンにするために、一旦形成された非硬化型
重クロム酸ゼラチンを市販の硬膜剤、たとえば、
コダツクラビツドフイクサー（商品名）、あるい
は一般的なクロムミヨウバン水溶液等の硬膜剤に
より処理することにより硬化型重クロム酸ゼラチ
ンを得る事が知られている。この様な硬化型重ク
ロム酸ゼラチンをホログラム用記録媒体とした場
合には、回折効率が非常に高いので、白色光再生
用の記録媒体として最も優れている。
ここでいう白色光再生とは、ホログラムから映
像を再生する場合に、従来のレザーー光を使わな
い白色光照明での再生を言い、本発明に関するリ
ツプマン−ブラツグ型ホログラムも、白色光再生
用ホログラムである。
リツプマン−ブラツグ型ホログラムとは第１図
に示すように物体光４と参照光１を第１図中θで
示す角度が135゜〜180゜で、すなわち記録媒体に対
し、参照光と物体光を表裏から照射して干渉縞を
記録媒体の厚み方向に対して記録するものであつ
て再生時にはブラツグ回折により、一定の入射角
の照明光に対して波長選択性を有するので白色光
照明で再生像が得られる。この場合、十分な再生
像を得るためには、膜厚が15μm以上が必要であ
ると言われており、15μm以上のゼラチンをいか
にホログラム用として硬化するかがホログラム作
成上のポイントである。前述した様に硬化型ゼラ
チン膜を得る方法としては、あらかじめゼラチン
膜に硬化剤を入れておいて加熱乾燥する方法、ゼ
ラチン膜を硬膜剤水溶液中に浸漬する方法がある
が、いずれにおいても膜厚が厚くなると液中での
コントロールが難かしく、特に形成膜厚に微量の
バラ付きがあつても、再生像にムラが生じ著しく
品質を劣化させる欠点を有する。本発明は上述し
た様な化学的薬剤処理をとらずに光を照射する事
によりゼラチン膜を硬化させ、該ゼラチン膜を利
用してリツプマン−ブラツグホログラムを撮影
し、高品質の再生像を得る事により本発明を完成
したものである。
以下図面を用いて本発明を説明する。
本発明において使用せるゼラチン水溶液は、通
常のゼラチンを水を溶媒として５〜20重量％に希
釈したものに例えば重クロム酸のアンモニウム
塩・カリウム塩・ナトリウム塩のような感光剤を
0.1〜５重量％添加し溶解したものを用いる。
本発明において使用せるホログラムの基板とし
てはガラス等の他、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレンポ
リ塩化ビニル等のプラスチツクフイルム又はシー
ト若しくは板を使用することができるが、これら
以外の基板でも使用できる。
上記のゼラチン水溶液を用いて、上記のホログ
ラムの基板に塗布する方法としては、公知の方法
であるデイツプコート法、バーコート法、スピン
ナーコート法、かけ流しコート法、スプレーコー
ト法等の方法が行なえ、乾燥後の膜厚が１〜
20μm程度になるよう塗布し、塗布後、自然乾燥
等により乾燥して感光材を作成する。
上記により作成せる感光体を用いてホログラム
を作成するにはArレーザーを用い、常法に従い
ハーフミラーを用いて分割し、一方を被撮影体に
照射し、被撮影体より反射せる物体光とし、他の
一方を参照光として上記感光体の表側と裏側か
ら、第１図におけるごとく物体光と参照光とのな
す角度θが135〜180゜となるように保持して撮影
する。
本発明における重クロム酸塩ゼラチンン感光材
に干渉縞を記録した後の均一露光手段としては、
紫外光を含むすべての光源を用いて照射する方法
をとることができ、かかる光源としては、超高圧
水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライ
ドランプ、蛍光灯、カーボンアーク、クセノンア
ーク等が使用できる。
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
工業製コニダツクス）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20μmの重ク
ロム酸ゼラチン乾板を得た。得られた重クロム酸
ゼラチン乾板１に、Arレーザー（波長4880Å、
出力1W）を使用して第１図のごとき方法にて物
体光４と参照孔３の間の角度（θ）を180゜として
４秒間露光し干渉縞２を記録させた。
比較試料として従来の硬膜工程により、まず、
現像工程として、露光した感光層を硬膜剤（富士
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分間浸漬後温風で乾燥処理し比較試料として
のホログラムを得た。
本発明では、上記現像工程における硬膜剤処理
に代えて、東芝製白色光20Wケイ光灯の下20cmの
所で３分間照射処理を行い、その後は比較試料と
同一の工程による現像処理を行ない、ホログラム
を得た。同ホログラムを比較した結果を下記表１
に示す。
The present invention relates to a method for producing a hologram with improved image quality, and in particular, when producing a Lipman-Bragg type hologram using a dichromate gelatin photosensitive material, the gelatin film is hardened by irradiating the entire surface with light. In particular, it relates to a method for producing holograms with high diffraction efficiency. The so-called dichromate gelatin photosensitive material has high diffraction efficiency and high resolution reaching 3,000 lines/mm, making it excellent for use in phase-type holograms (a type of hologram that records changes in the intensity of interference fringes as changes in the phase transmittance of the medium). It is known as a recording medium, and the diffraction efficiency when the recording medium is made into a thick film (the ratio of the primary diffracted light intensity that contributes to reproduction to the reproduction light intensity is the theoretical value)
A value of 0.8 or higher, close to 1.0, is obtained. There are two methods of exposing such dichromate gelatin to form a diffraction grating for a phase type hologram.One is to dissolve the gelatin in the unexposed areas with water, and the gelatin used in this method is The gelatin used in this method is called non-hardened dichromate gelatin, and the other type creates a difference in refractive index between exposed and unexposed areas. It's called gelatin. The difference between the two types of gelatin mentioned above is due to whether an unhardened water-soluble gelatin medium or a hardened swellable gelatin medium is used, and the reaction mechanism of hardened dichromate gelatin is Although it is not fully understood yet, Cr 6+ in the exposed part is reduced to Cr 3+ , and the reaction between this and gelatin causes gelatin to crosslink and harden, resulting in gelatin formation as a result of rapid dehydration after washing with water. It is thought that the tension in the gelatin causes cracks in the unexposed areas, and a phase hologram is formed due to the difference in refractive index between air and gelatin. It is thought that a phase-type hologram is created by the gelatin melting out and changing the film thickness. Conventionally, as a method for obtaining hardened dichromate gelatin, hardening dichromate gelatin is obtained by including a hardening agent such as glyoxal during coating and then heating and drying.
In order to convert the unhardened dichromate gelatin into hardened dichromate gelatin, the unhardened dichromate gelatin once formed is treated with a commercially available hardening agent, such as
It is known that hardened dichromate gelatin can be obtained by treatment with a hardening agent such as Kodatsu Clavit Fixer (trade name) or a general chromium alum aqueous solution. When such hardened dichromate gelatin is used as a recording medium for holograms, it has extremely high diffraction efficiency, so it is the most excellent recording medium for white light reproduction. White light reproduction here refers to reproduction using white light illumination without using conventional laser light when reproducing images from a hologram, and the Lipman-Bragg type hologram according to the present invention is also a hologram for white light reproduction. be. As shown in Figure 1, a Lipman-Bragg type hologram is one in which the object beam 4 and the reference beam 1 are arranged at an angle of 135° to 180°, indicated by θ in Figure 1. It records interference fringes in the thickness direction of the recording medium by irradiating it from the front and back sides. During reproduction, it has wavelength selectivity for illumination light at a certain angle of incidence due to Bragg diffraction, so white light illumination is used to record the reproduced image. is obtained. In this case, in order to obtain a sufficient reconstructed image, it is said that a film thickness of 15 μm or more is required, and the key point in creating a hologram is how to harden gelatin with a thickness of 15 μm or more for use in holograms. As mentioned above, there are two ways to obtain a hardened gelatin film: a method in which a hardening agent is added to the gelatin film in advance and then heated and dried, and a method in which the gelatin film is immersed in an aqueous solution of the hardening agent. As the thickness increases, it becomes difficult to control it in the liquid, and even if there is a slight variation in the thickness of the formed film, the reproduced image will be uneven and the quality will deteriorate significantly. The present invention hardens a gelatin film by irradiating it with light without using any chemical treatment as described above, and uses the gelatin film to photograph a Lipman-Bragg hologram to obtain a high-quality reconstructed image. As a result, the present invention has been completed. The present invention will be explained below using the drawings. The aqueous gelatin solution used in the present invention is made by diluting ordinary gelatin to 5 to 20% by weight using water as a solvent, and adding a photosensitizer such as ammonium salt, potassium salt, or sodium salt of dichromic acid.
A solution containing 0.1 to 5% by weight is used. As the substrate for the hologram used in the present invention, in addition to glass, plastic films, sheets, or plates made of polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polystyrene polyvinyl chloride, etc. can be used, but substrates other than these can also be used. The gelatin aqueous solution can be applied to the hologram substrate by known methods such as dip coating, bar coating, spinner coating, continuous coating, and spray coating. Film thickness after drying is 1~
It is coated to a thickness of about 20 μm, and after coating, it is dried by natural drying to create a photosensitive material. To create a hologram using the photoreceptor produced in the above manner, use an Ar laser, split it using a half mirror according to the usual method, irradiate one side to the object to be photographed, and use it as object light to be reflected from the object. Using the other one as a reference beam, images are taken from the front and back sides of the photoreceptor while holding the object beam and the reference beam at an angle θ of 135 to 180 degrees as shown in FIG. In the present invention, the uniform exposure means after recording interference fringes on the dichromate gelatin photosensitive material is as follows:
All light sources including ultraviolet light can be used for irradiation, and such light sources include ultra-high pressure mercury lamps, high-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, metal halide lamps, fluorescent lamps, carbon arcs, xenon arcs, and the like. Example Commercially available gelatin (Nitta Gelatin Co., Ltd. Collotype)
No.1) Make a 10% aqueous solution, apply it on a glass plate using the bar coating method, dry it at room temperature for 12 hours, and then place it in a dark place in a 3% aqueous solution of ammonium dichromate (liquid temperature 15℃). The plate was immersed for 10 minutes, then briefly immersed in a surfactant solution (Konidax, manufactured by Konishiroku Photo Industry Co., Ltd.) for washing, and dried at room temperature for 2 hours to obtain a dichromate gelatin dry plate with a thickness of 20 μm. An Ar laser (wavelength 4880 Å,
The interference fringes 2 were recorded by exposure for 4 seconds using the method shown in FIG. 1 using an output of 1 W) and setting the angle (θ) between the object beam 4 and the reference hole 3 to 180°. As a comparative sample, first, by the conventional dura mater process,
In the development step, the exposed photosensitive layer was immersed for 1 minute in a 3% aqueous solution of a hardening agent (acidic quick hardener manufactured by Fuji Photo Industries Co., Ltd., Fujisper Fixer), and then washed with running water at 18° C. for 5 minutes. Next, it was immersed in water at 35°C for 5 minutes, immersed in a 70% isopropyl alcohol aqueous solution at room temperature for 5 minutes, and 100% isopropyl alcohol for 2 minutes at room temperature, and then dried with warm air to obtain a hologram as a comparative sample. In the present invention, instead of the hardening agent treatment in the above development process, irradiation treatment was performed for 3 minutes at a distance of 20 cm from a Toshiba white light 20W fluorescent lamp, and then development treatment was performed using the same process as the comparative sample. , got a hologram. The results of comparing the same holograms are shown in Table 1 below.
Shown below.
【表】
但し、表１において回折効率とは一次回折
光強度の入射光強度に対する百分比である。
表１からわかるように、従来の硬膜剤処理にあ
たつては、ホログラムを硬膜剤水溶液に浸漬する
ことにより行われるが、その膜厚が厚くなると液
中でのコントロールが難かしく、特に形成膜厚に
微量のバラ付きがあつても再生像にムラが生じ著
しく品質を劣化させる。これに対して本発明は、
硬膜化処理を均一露光により行うので、硬膜作用
を均一に行うことができ、再生像にムラが生じる
ことがなく、再生像の均一性に優れたホログラム
とすることができる。
また、従来の硬膜剤処理型ホログラムにおいて
は均一なノイズ処理ができず、白化現像の発生を
防止しえないが、本発明においては均一露光して
硬膜化させることにより均一なノイズ処理が可能
となり、回折効率を保持しつつも白化現象を防止
しえるホログラムとなしうることがわかる。[Table] However, in Table 1, the diffraction efficiency is the percentage ratio of the first-order diffraction light intensity to the incident light intensity.
As can be seen from Table 1, conventional hardening agent treatment is carried out by immersing the hologram in an aqueous hardening agent solution, but as the film becomes thicker, it is difficult to control it in the solution. Even if there is a slight variation in the thickness of the formed film, unevenness will occur in the reproduced image and the quality will deteriorate significantly. In contrast, the present invention
Since the hardening process is performed by uniform exposure, the hardening effect can be performed uniformly, and unevenness will not occur in the reproduced image, resulting in a hologram with excellent uniformity of the reproduced image. In addition, in conventional hardener-treated holograms, uniform noise processing is not possible and the occurrence of whitening development cannot be prevented, but in the present invention, uniform noise processing is achieved by uniform exposure and hardening. It can be seen that a hologram that can prevent the whitening phenomenon while maintaining diffraction efficiency can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図はリツプマン−ブラツグ型ホログラムの
撮影系を示す図である。
１…重クロム酸ゼラチン乾板、２…干渉縞、３
…参照光、４…物体光、５…物体、θ…角度。
FIG. 1 is a diagram showing an imaging system for a Lippmann-Bragg type hologram. 1... Dichromate gelatin dry plate, 2... Interference fringes, 3
...Reference light, 4...Object light, 5...Object, θ...angle.