JPH0769660B2 - エッジ不鮮明化ホログラムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はホログラムに関し、さらに詳しくはエッジに隣
接したホログラムの部分の解像度を著しく減じて、その
ホログラムとその周囲との境界線が不鮮明となるホログ
ラムを提供するホログラムの製造方法に関する。

（従来の技術） ホログラムは、今日では科学的な現像として良く知られ
ている。すなわち、ホログラムは、コヒーレント光によ
って露光される媒体であって、その媒体にはホログラム
の形成に使用された２つのビームのうち一方のビームに
よって適当に照明されたとき、他方のビームと同一波面
の反射波または伝播波が生成されるように処理が施され
る。この二番目に生成されたビームは空間に現れる一つ
の画像になり、或いは従来のレンズ又はミラーで生成さ
れたのと同様の最初のビームの変換ビームである。ホロ
グラムは光波面を形成するので、波面を再生するそのホ
ログラム構造には、光の波長のオーダーの寸法制御が含
まれる。この様な寸法制御は難しく、高精度が要求され
る。

ホログラムのタイプとして、ヘッドアップディスプレイ
の応用例が知られていて、この応用例では種々の機器か
らの情報がモータ車の運転手やパイロットといったオペ
レータの前方空間に浮かび上がる。これによって、パイ
ロット又はオペレータは機器を見ることなしに情報の監
視が可能となり、かつ彼等の通常の視界内にある物体か
ら彼等の視線をそらす必要がなくなる。

（発明が解決しようとする課題） ホログラフ表示の投影領域とその周囲の領域との明瞭な
境界線を取り除いたり、或いは不鮮明化することが望ま
れている。このため、ホログラムのエッジでのホログラ
フ回折効率を著しく減じることが提案され、このような
ホログラムはエッジ不鮮明化ホログラムとして知られて
いる。従来のホログラフ効率を低減させる方法では、ホ
ログラフィック露光及び又はホログラム処理パラメータ
の空間変調が試みられ、ホログラム表面の回折効率を変
えている。しかしながら、現在知られているホログラフ
ィック記録部材は非線形かる可変であり、その方法を用
いた再現性を良くすることは非常に難しい。

ホログラムの効率を変える処理の他の変形例では、ホロ
グラムのピーク波長及びバンド幅が変化され、その結
果、ほとんどの例では不満足な結果が得られでる。ま
た、上記問題を解決するための他の方法として、レーザ
露光パラメータを変化させることにより効率を変調する
試みがなされている。しかし、この方法では、それぞれ
の形状に合う複雑な走査機器およびソフトウエアが必要
とされる。この方法はしばしば特定の記録材料の特性を
達成するための広い範囲にわたってこの試験が要求され
る。すべての従来の方法による再生産性および生産性は
低い。

したがって、効果的でかつ制御性に優れたエッジ不鮮明
化ホログラムの製造方法が必要であった。

（発明の目的および構成およびその効果） 本発明はエッジ不鮮明化ホログラムの製造方法である。
この方法は従えば、ホログラフィック材料のフレーム
は、マスクされて、感光画素領域と非感光画素領域とが
はっきりと分けられる。そのホログラフィック材料はホ
ログラフィック用に露光されて、感光画素領域の非感光
画素領域の数または濃度を変化させている。本発明の一
実施例では、非感光画素領域の割合がフレームエッジに
ちかずくに従って増加するように、他の実施例では、各
画素の画素領域の濃度が一定に保たれるが、各画素の非
感光領域の大きさはホログラムフレームのエッジに近ず
くにつれて増大される。

マスクするためのステップでは、ポジマスクが記録媒体
の上にかけられ、そのマスクの不透明領域が画素領域の
ホログラフィック露光を阻止する。また、ネガマスクが
使用されて、インコヒーレントまたはスエプト（swep
t）波長の光のようなホログラムを形成しない光源によ
って記録媒体が露光され、残っている画素領域をホログ
ラム露光する前に、選択された画素領域が十分に露光さ
れ、非感光化される。この方法は、単一フレーム手段で
実行され、またはホログラフィック記録媒体の連続バン
ドを利用する連続プロセスとして実行される。

本発明の特徴は、エッジ不鮮明化ホログラムの改善され
た製造方法を提供することである。本発明の他の特徴
は、ホログラフィック露光をする前に、マスクを利用し
て、ホログラフィック記録媒体上に感光画素領域と非感
光画素領域を形成する方法を提供することである。さら
に、本発明の他の特徴は、非感光画素の数がホログラム
フレームのエッジに近ずくにつれて増加するようなパタ
ーンに感光領域と非感光領域を形成する方法を提供する
ことにある。さらにまた、本発明の特徴は、画素密度は
不変だが、各画素の非感光領域がホログラムフレームエ
ッジにちかずくにつれて増加する方法を提供することで
ある。さらに他の本発明の特徴は、記録媒体をマスクす
るためにポジマスクまたはネガマスクのどちらかを使
い、感光画素領域と非感光画素領域を形成する方法を提
供することにある。また、本発明の他の特徴は、一つの
フレームホログラムの作成に使用されるか、または連続
的な大量生産プロセスに使用される方法を提供すること
にある。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の種々の特徴および利点は添付の図面と関連して
詳細に説明した以下の記述によって容易に理解されるで
あろうし、また同一の構成要素は同一の参照符号で示さ
れている。

第１図には本発明の第１実施例を説明するのに有効なブ
ロック図が示されている。シート又はフィルムのホログ
ラム記録媒体10は、保持基板12に密接に接合されてい
る。記録媒体10は写真感光材料であり、この感光材料は
活性化でき、その後、光によって露光処理できる。この
種の記録媒体10は、重クロム塩酸化ゼラチン、ハロゲン
化銀、光ホトポリマー等である。

記録媒体10と保持基板12はともに、透明でかつ反射ミラ
ー上部又はマスターホログラム14の表面上方で保持され
ている。屈折率を調整する流動体16は、保持基板12とマ
スターホログラム14の間に挿入されていて、各種層の屈
折率を調整し、それによって、異なる屈折率のエアギャ
ップによって引き起こされるであろうオフセットまたは
反射を起こさずに各層を光が伝播するのを確実にする。
マスターホログラム14は、マスターホログラム基板17に
確実に保持されている。本発明によれば、コンタクトマ
スク18は記録媒体10上に被せられ、マスク18はまた透明
マスク基板20によって保持されている。好ましい屈折率
に調整するための流動体22は、マスク18と記録媒体10の
間に挿入されてエアギャップを満たしている。マスク18
には、不透明領域24や透明領域26などの画素領域と呼ば
れる多数の領域が形成されている。透明領域26は、屈折
率調整流動体で満された空間、または基板12のような材
料の透明体のどちらかである。

このように構成したことにより、光線28で示されるコヒ
ーレント光またはレーザビームによって記録媒体10上に
ホログラムが形成される。所望のホログラムは光線28に
より生成され、光線28は、ミラー表面の反射波またはマ
スターホログラム14表面で回折した光であるところの光
線38と共に干渉パターンを形成する。また、ホログラム
は従来方法の２分割ビームによっても作ることができ、
一方のビームはホログラム対象物で反射され、他方のビ
ームはレーザー光源から直接に記録媒体10上に照射され
る参照光である。マスク18の透明画素領域26に入射した
光線28は、マスク18を通過して、透明マスク領域26に対
応している画素領域にホログラムを形成する。一方、マ
スク18の不透明領域24に入射したレーザー光線30は、マ
スク18で遮断されて、それらの画素領域に対応する記録
媒体10にはホログラフィック像は記録されない。

第２図にはマスク18の特徴的な部分が平面的に図示され
ている。ホログラムのエッジはマスクエッジ32に対応
し、マスク18の部分34は生成されるホログラムの中央部
分に重なる。第２図から分かるように、画素領域24や画
素領域26は長方形のマトリクス状に配置され、そのマト
リクスではエッジ32に近ずくにつれて不透明画素領域24
の比率が増加している。作成されるホログラムの中央部
分に重なるマスク部分は、ほぼ全て透明画素領域26を含
んでいて、作成されるマスクのホログラムのエッジ32に
近接した画素領域は、不透明領域を含んでいる。

明らかに、不透明画素領域24と透明画素領域26の比率を
変化させることによって、記録媒体10上に形成されたホ
ログラフィック像の回折効率は０〜100％まで変化させ
ることができる。マスク領域24,26は人間の目では区別
できないような極めて小さいサイズに作られている。こ
れにより、ホログラフィック像のエッジ方向に向けて回
折効率が著しく減じられる。また、明るいホログラフィ
ック像と像がない領域との明瞭な境界線を人間の目では
認識できないホログラムが生成される。

さらに明らかなように、この不鮮明化効果の割合を、不
透明マスク領域24と透明マスク領域26の比率を単に変化
させるだけで、明確にかつ容易に制御できる。記録光線
28,30の強度やホログラムの化学的な処理を変化させる
ようなホログラフィック記録の空間変化は必要ない。し
たがって、ホログラフィック記録パラメータの難しい空
間変化によって引起こされる損害を伴わずにエッジ不鮮
明化ホログラムが作られ、その結果、この種のホログラ
ムの製造が容易になり、改善されたホログラムの特性を
保証できる。

第３図には、有害なサイド効果が図示されていて、これ
は記録光線28,30が十分な角度でマスク18に入射したと
きに第１図および第２図に図示されたプロセスで生じ
る。注意すべきことは、一般にホログラムを露光するレ
ーザ光線28は、ある角度で基板12と記録媒体10に対して
傾いていて、そのためのフリンジ間隔の設定が可能とな
り、露光用レーザの波長から再生波長を変化させる点で
ある。しかしながら、鋭角に傾斜した光線28は、マスク
18によって陰を形成し、そして反射されて、その結果生
成されるホログラムは、マスクされたパターンと一致せ
ず、さらに疑似ホログラムを含むであろう。例えば、光
線30は、マスク18の画素領域35でブロックされ、その結
果、ホログラム記録媒体10の参照符号36で示す部分は露
光されない。また、光線38はマスク18の下側で反射され
て、光線37となり最終的なエレメントの特性を減じる不
必要なホログラムを生成する。

第４図に示されるように、陰と反射の両方の問題の解決
は、ホログラムが必要でない画素領域24をホログラフィ
ック露光する前に、記録媒体10を非感光化することによ
って効果を上げることができる。これには、記録媒体10
をインコヒーレント光40によってプレ露光することが効
果的であって、この光線40はマスク19および記録媒体10
に垂直に投射される。マスク19は第２図に示すネガマス
ク18であって、第２図に示す透明領域および不透明領域
24,26はマスク18の透明領域及び不透明領域から反転し
たものであることが認識されよう。このステップで使用
されるインコヒーレント光の代わりに、レーザービーム
またはコヒーレント光源が、プレ露光ステップの間にミ
ラーまたはマスターホログラム14を移動すれば使用可能
であり、その結果、それらの領域のホログラムが破壊さ
れ、ホログラフィック像を有するそれらの領域の次の露
光が必要でなくなる。

第５図には、本発明に係る方法を応用した高生産装置が
示されている。本実施例は、第４図を参照して説明した
プレ露光方法に関連して記述されている。しかし、明ら
かに、コンタクトマスク又はその方法のプレ露光変更の
どちらか一方を利用可能である。第５図に図説された方
法では、レーザ44およびスキャンモータ48で移動される
スキャン用ミラー46によって発生した走査レーザ光44に
よりホログラムが形成される。

その走査レーザビーム42は、固定ミラー50およびスキャ
ンミラー46で反射されて記録媒体10′に至り、その記録
媒体10′は供給ローラによって供給される連続的な移動
シートの状態でそこに供給されたものである。その記録
媒体10′は供給ローラ52から供給され、マスクロール1
9′を通過する。このマスクロール19′は第４図に示す
ようなマスクであるが、円筒形状をしている。熱又はガ
ス発生源からのインコヒーレント光40′はマスク19′を
通過してプレ露光ステップを行う。記録媒体10′は上述
のように一軸を走査するときにレーザービーム42を通過
し、このレーザビーム42が上述したように、ロールマス
ク上のマスクがインコヒーレントな飽和露光を妨げられ
るところの画素領域26にホログラフィック像を形成す
る。もし、表面上でホログラム機能が変化しなければ、
反射ミラー又はマスターホログラム14は一箇所で固定で
きる。しかし、記録されたホログラム機能が表面上で変
化すれば、反射ミラー又はマスターホログラム14を記録
媒体10′に沿って移動させなければならない。この移動
を行うためにはミラー又はマスターホログラム14を円筒
形に構成し、それを例えばマスクローラ19′のような形
で回転することである。その記録媒体10′は、取出しロ
ーラ60による取出し期間中に現像されるか又は、後の写
真感光のために保存することができる。連続製造フロー
で処理される記録媒体10′の連続ホログラフィックフィ
ルムは、例えばデュポン，ポラロイド，キャノン等の会
社で現像された。これらの材料は、例えばポラロイドの
DMP128ホトポリマー，デュポンのホトポリマー，キャノ
ンのホトポリマーを含む。

以上の実施例から、本発明方法は、簡単に効果的に制御
できるエッジ不鮮明化ホログラムの製造方法を提供する
ことが分かる。作成されたエッジ不鮮明化ホログラム
は、ホログラフィック画像とその周辺の領域との境界線
をはっきりさせるのを望まないヘッドディスプレイのよ
うなものに応用すると価値がある。さらに、当業者な
ら、本発明のエッジ不鮮明化ホログラム作成方法を発明
の原理から逸脱しない範囲で種々変形できる。例えば、
マスクの画素領域の画素密度よりむしろ画素サイズを変
化させるのが好ましい場合もある。プレ露光マスクはロ
ーラの代わりに移動平坦部として形成できる。そのマス
クにより、リールマスク又はコンタクトマスクとして設
けられるよりはむしろ、好適な光学システムによってフ
ィルム上に画像が形成される。これにより、記録媒体1
0′を透明な部分内に埋め込むことができる。また、プ
レ露光はコヒーレント光源と波長のシフトによって不鮮
明になったホログラムとを用いてできる。或いは、上述
した反射表面の移動によって効果を上げることができ
る。

以上、反射ホログラムのエッジのみの不鮮明化の例を記
述したが、マスクパターンを浸透する同様のプレ露光
は、透過ホログラムのエッジの不鮮明化にも使用できる
ことは明確である。極めて巨視的な回折効率を一定に保
って巨視的な回折効率を不鮮明化する基本的な概念およ
びその不鮮明化のための本発明の方法の他の変形は、上
記説明により当業者に明らかになるであろう。

新規なおよび改善された不鮮明化ホログラムの製造方法
が記述されている。上述した実施例は、本発明原理の応
用によって与えられる幾つかの実施例を図説したにすぎ
ない。本発明の原理は逸脱しない範囲で当業者により多
数のおよび他の構成のものが考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の有益なポジコンタクトマスクを示
す図、第２図は第１図の方法に使用する特有のポジマス
クを示す図、第３図はマスク投影およびマスク反射の回
折効率を示す図、第４図は要求される感光画素領域と非
感光画素領域とのパターンを発生するためのネガマスク
の生成およびホトグラフィック記録媒体のプレ露光に有
効な本発明方法を示す図、第５図は連続不鮮明化ホログ
ラフィック製造システムに有効な本発明方法を示す図で
ある。 10,10′……記録媒体、12……保持基板、14……マスタ
ーホログラム、16,22……流動体、19′……マスクロー
ル、20……透明マスク基板、24……不透明領域、26……
透明領域、44……レーザ、46……スキャン用ミラー、48
……スキャンモータ、50……固定ミラー、52……供給ロ
ーラ、60……取出しローラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不透明画素領域と透明画素領域が隣接する
   所定パターンのマスクを準備するステップ、そのマスク
   をホログラフィック媒体とインコヒーレント光の光源と
   の間に配置するステップ、前記ホログラフィック媒体の
   エッジに近付くのに比例して前記透明画素領域の数が増
   加するように不透明画素領域をパターン内に形成するス
   テップ、前記ホログラフィック媒体を前記マスクを介し
   て露出することにより所望の透明画素領域に応じた非感
   光化領域と所望のホログラム記録領域に応じた感光領域
   との空間パターンを形成するステップ、前記マスクを除
   去してホログラムを記録するステップからなる非感光化
   露光ステップと、 ホログラフィック領域の範囲を定めると共に前記非感光
   化領域及び前記感光領域からなる空間パターンと同一パ
   ターンを形成する不透明領域及び透明領域が設けられた
   コンタクトマスクによってレーザー光の空間パターンを
   発生し、当該空間パターンにおける前記不透明領域に相
   当する領域と前記ホログラフィック媒体における非感光
   化領域とを一致させた状態で前記ホログラフィック媒体
   を前記コンタクトマスクを介して露光し、前記ホログラ
   フィック媒体の前記透明領域に相当する領域にホログラ
   ムを記録する露光ステップと、 前記ホログラフィック媒体のエッジに近付くのに比例し
   て数が増加する不透明領域をパターン内に形成するステ
   ップとを具備してなるエッジ不鮮明化ホログラムの製造
   方法。
2. 【請求項２】前記非感光化露光ステップは、走査または
   投射レーザビームを使用するステップと、前記ホログラ
   フィック媒体の背後にミラーを設置するステップと、前
   記レーザービームを前記ホログラフィック媒体上に反射
   すると共に同時に前記ミラーを移動して記録しているフ
   リンジパターンを不鮮明化するステップとを具備してな
   る請求項１記載のエッジ不鮮明化ホログラムの製造方
   法。
3. 【請求項３】前記非感光化露光ステップは、走査または
   投射レーザビームを使用するステップと、前記ホログラ
   フィック媒体の背後にマスターホログラムを設置するス
   テップと、前記レーザービームを前記ホログラフィック
   媒体上に反射すると共に同時に前記マスターホログラム
   を移動して記録しているフリンジパターンを不鮮明化す
   るステップとを具備してなる請求項１記載のエッジ不鮮
   明化ホログラムの製造方法。
4. 【請求項４】前記マスクの前記不透明領域と前記透明領
   域をパターン内に形成するステップを含み、不透明領域
   の数がフレームエッジからの不透明領域の距離の関数で
   増加する請求項２または請求項３に記載のエッジ不鮮明
   化ホログラムの製造方法。