JPH11202743A

JPH11202743A - ホログラム複製用原版およびホログラムの製造方法

Info

Publication number: JPH11202743A
Application number: JP697198A
Authority: JP
Inventors: Norihito Nakazawa; 伯人中沢; Motoji Ono; 元司小野
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の光学特性を有するホログラムの複製方法
を得る。【解決手段】感光材料に距離（ｒ_1a' ，Ｒ）の位置にあ
る参照光発散点、物体光発散点からの光により作製され
たホログラム体と感光材料に距離（ｒ_1b' ，Ｒ）の位置
にある参照光発散点、物体光発散点からの光により作製
されたホログラム体とを積層したホログラム複製用原版
２を用い、複製用ホログラム感光材料１に距離Ｒの位置
にある発散点からの光によりホログラムを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラム複製用
原版およびホログラムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のホログラム材料やレーザー技術の
進展により、ホログラムを用いた製品が増加している。
例えば、情報を含む光を回折し観察者に情報を表示する
ホログラフィック表示装置やバーコード読取装置の光ス
キャナなどにおいて、ホログラムは光学素子として用い
られている。

【０００３】例えば、自動車等の車両の運転者に情報を
表示する表示装置として、ヘッドアップディスプレイ
（以下ＨＵＤという）がある。これは、液晶表示装置等
の情報投射手段から投射された光学的情報を、自動車の
風防ガラス等に組み込まれたホログラムやハーフミラー
等からなるコンバイナに映し、運転者が運転状態からほ
とんど視点を動かすことなく情報を読み取れるようにし
たものである。

【０００４】また、ＩＤカードやクレジットカードの偽
造防止用マークや、装飾用ホログラム、ホログラムカレ
ンダーなどではイメージを記録したホログラムが用いら
れている。

【０００５】ホログラムの一つの特徴として多重露光性
が挙げられる。１枚の薄いホログラム内に、回折特性の
異なる複数のホログラムを記録できるのである。この多
重記録性を利用すれば、単一のホログラムでありなが
ら、複数の倍率を持つ光学素子などを作製でき、ホログ
ラフィック表示装置に応用すれば色によって表示距離の
異なるようなＨＵＤを実現できる。これはレンズやミラ
ーなどの通常の光学素子ではなし得ない、ホログラムな
らではの機能である。

【０００６】ある所望の特性（回折波長、回折角度、焦
点距離等）を持つ単一のホログラムを作製するために
は、ホログラム感光材料およびレーザー光源の相対的な
位置を決め、その位置に正確に固定して露光する必要が
ある。そして、このホログラムと同一のホログラムを多
数枚作製するためには、この手間のかかる位置決めを何
度も繰り返して行わなければならず、時間と手数のかか
る作業であった。

【０００７】そこで、特開平９−９０８５７等ではホロ
グラム原版を作製し、その原版にホログラム感光材料を
密着させ、感光材料側から光を照射してホログラムの複
製を行う方法が提案されている。この方法によると、面
倒な位置決めを何度も行わずに、多数枚連続して同一の
ホログラムが作製できる利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回折特性の異
なる複数のホログラムを記録するためには上記の一般的
な方法は利用できない。例えば従来の方法では、焦点距
離（倍率）の異なる２つのホログラムを作製する場合、
図２（ａ）、図２（ｂ）のように異なる露光系で露光さ
れた別々のホログラム１ａ’，１ｂ’を図３（ａ）のよ
うに積層し擬似的に１枚のホログラムとする。または図
２（ａ）の露光系でホログラム感光材料の露光飽和量の
半分程度の露光を行った後、露光系を図２（ｂ）のよう
に組み替えるかまたは別途用意した図２（ｂ）のような
露光系に半分露光したホログラムを移し替え、残りの露
光を行って図３（ｂ）のような多重露光ホログラム１０
を作製するかのいずれかであった。

【０００９】個々のホログラムを積層する場合には相互
の位置関係を高精度に合わせる必要がある。また、これ
らのホログラム間に接着層を必要とする。さらに、複数
のホログラム感光材料を用いるためコストも高いなど、
量産には適さない問題点があった。露光系を組み替えた
り、ホログラムを移し替えたりする方法は、手間のかか
る位置決めを何度も繰り返して行う必要があり、時間と
手数のかかる作業であり、やはり現実的には量産には適
さない問題点があった。

【００１０】本発明の目的は従来技術の上記の問題点を
解決する新規なホログラム複製用原版およびホログラム
の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、回折特性の異
なる複数のホログラム体を有し、ホログラム複製時に複
製用ホログラム感光材料に重畳されて用いられるホログ
ラム複製用原版であって、前記各ホログラム体は参照光
と物体光とが原版用ホログラム感光材料に照射されて作
製されたものであり、かつ、前記複数のホログラム体の
うちの一つに対応する参照光または物体光の発散点から
原版用ホログラム感光材料までの距離と、他のすべての
ホログラム体に対応する参照光または物体光の発散点か
ら原版用ホログラム感光材料までの距離とが、概略同一
の距離となるように設定され作製されたものであること
を特徴とするホログラム複製用原版を提供する。

【００１２】また、本発明は、複製用ホログラム感光材
料にホログラム複製用原版を重畳し、複製用ホログラム
感光材料側またはホログラム複製用原版側から複製用光
を照射して複製ホログラムを作製するホログラムの製造
方法において、前記ホログラム複製用原版は複数組の参
照光と物体光とにより原版用ホログラム感光材料が露光
されて、回折特性の異なる複数のホログラム体を備える
ように作製されたものであって、かつ、前記複数組の参
照光と物体光のうちの一組の参照光または物体光の発散
点から原版用ホログラム感光材料までの距離と、他のす
べての組の参照光と物体光のうちの参照光または物体光
の発散点から原版用ホログラム感光材料までの距離と
が、概略同一の距離となるように設定され作製されたも
のであり、前記複製用光の発散点から複製用ホログラム
感光材料までの距離を、前記概略同一の距離と同一の距
離として、複製用光を照射して複製ホログラムを作製す
ることを特徴とするホログラムの製造方法を提供する。

【００１３】上記のホログラムの製造方法において、原
版用ホログラム感光材料へ入射する前記複数組の参照光
と物体光のうちの一組の参照光または物体光の入射角
を、この参照光または物体光の発散点から原版用ホログ
ラム感光材料までの距離と同じ距離に設けた、他のすべ
ての組の参照光と物体光のうちの参照光または物体光の
の原版用ホログラム感光材料への入射角と概略同一と
し、前記複製用光の発散点から複製用ホログラム感光材
料に入射する複製用光の入射角を上記の入射角とするこ
とは、ホログラム製造時の光学配置を容易にでき、好ま
しい。

【００１４】換言すると、複数組の参照光と物体光との
うちの一組の参照光または物体光の原版用ホログラム感
光材料に対する発散点の位置を、他のすべての組の参照
光または物体光の原版用ホログラム感光材料に対する発
散点と同位置とし、さらに、複製用ホログラム感光材料
に対する複製用光の発散点の位置を同位置にする。

【００１５】さらに前記複数組の参照光と物体光のうち
の一組の参照光または物体光のうちのもう一方の原版用
ホログラム感光材料に入射する入射角と、他のすべての
組の参照光と物体光のうちの残りの参照光または物体光
の原版用ホログラム感光材料に入射する入射角とを概略
同一とすれば、ホログラム再生時の再生用光の入射方向
および再生光の回折方向を、異なる光学特性についてそ
れぞれ同一にでき、上記の入射角を変えることによっ
て、ホログラム再生時の再生用光の入射方向および再生
光の回折方向を、異なる光学特性についてそれぞれ変え
うる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。具体例として、焦点距離ｆ_a の光
学特性と焦点距離ｆ_b の光学特性とを有するホログラム
を作製する方法を説明する。

【００１７】一般に、露光時の露光用光の発散点からホ
ログラム感光材料中心までの距離ｒ₁ （参照光側）、ｒ
₂ （物体光側）と焦点距離ｆとの間には、１／ｆ＝１／
ｒ₁−１／ｒ₂ の関係がある。焦点距離を変えずに、物
体光側の発散点を同一とし、その発散点からホログラム
感光材料中心までの距離をＲとするためには、図２
（ａ）については、１／ｆ_a ＝１／ｒ_1a−１／ｒ_2a＝１
／ｒ_1a' −１／Ｒ、図２（ｂ）については、１／ｆ_b ＝
１／ｒ_1b−１／ｒ_2b＝１／ｒ_1b' −１／Ｒとすればよ
い。

【００１８】このように、図２（ａ）については、ホロ
グラム感光材料１ａと参照光発散点１１ａおよび物体光
発散点１２ａとの距離をｒ_1a、ｒ_2aの代わりにｒ_1a' 、
Ｒとし、図２（ｂ）については、ホログラム感光材料１
ｂと参照光発散点１１ｂおよび物体光発散点１２ｂとの
距離をｒ_1b、ｒ_2bの代わりにｒ_1b' 、Ｒとすれば、所望
の焦点距離ｆ_a 、ｆ_b を変えることなく一方の発散点と
ホログラム感光材料との間の距離を同一にできる。な
お、この場合、ホログラム感光材料１ａ、１ｂからの距
離が同一にされる物体光発散点１２ａ、１２ｂから照射
される物体光のホログラム感光材料１ａ、１ｂへの入射
角は、ともにθ₂ であり、参照光のホログラム感光材料
１ａ、１ｂへの入射角は、ともにθ₁ である。

【００１９】次に、本発明のホログラム製造方法を、図
１を用いて説明する。２はホログラム複製用原版であ
り、複数の異なる回折特性を有する。このホログラム複
製用原版２に複製用ホログラム感光材料１を重畳させ
て、複製用ホログラム感光材料１から距離Ｒにある発散
点１２から光を入射角θ₂ で照射することにより、異な
る複数の回折特性を有する複製ホログラムが得られる。

【００２０】ホログラム複製用原版２は例えば次のよう
に作製される。上述の図２（ａ）の露光系において、
（原版用）ホログラム感光材料１ａと参照光発散点１１
ａ、物体光発散点１２ａとの距離（ｒ_1a，ｒ_2a）を（ｒ
_1a' ，Ｒ）として原版用ホログラム体を作製し、次に図
２（ｂ）の露光系において、（原版用）ホログラム感光
材料１ｂと参照光発散点１１ｂ、物体光発散点１２ｂと
の距離（ｒ_1b，ｒ_2b）を（ｒ_1b' ，Ｒ）として原版用ホ
ログラム体を作製する。その後、それらを積層してホロ
グラム複製用原版２を得る。

【００２１】ホログラム複製用原版には、さらに上記ホ
ログラム体を保持するためのガラスなどの透明基板が積
層されていてもよく、加えて、機械的強度確保のため表
面を薄いガラスなどでカバーした構成が好ましい。ま
た、複製露光時のノイズ防止のため不要光を吸収したり
その反射を防止する部材を設けることも効果的である。

【００２２】なお、図２におけるｒ_2a＝ｒ_2b＝Ｒとする
ことによって、図１における複製用ホログラム感光材料
と複製露光用の光の発散点との間の距離（Ｒ）とｒ_2a、
ｒ_２ｂとを同一としている。厳密には、ｒ_２ａ、ｒ_2bと
は、ホログラム複製用原版が複数の原版用ホログラム体
が積層されていることから各ホログラム体の厚み等を考
慮する必要があり、完全に同一でない場合もある。その
意味で、本発明において感光材料と発散点との間の距離
が同一であるということは、ホログラムの露光原理やホ
ログラム感光材料等の厚みなどを考慮したうえで完全に
同一の場合と若干の差がある場合とを含めて、「概略」
同一であることを指す。

【００２３】複製時の露光に用いる光は、レーザー５
ａ、５ｂからのレーザー光をミラー３および選択反射ミ
ラー４を用いて同軸化し、発散点１２から球面波状にし
てホログラムに照射する。レーザー５ａ、５ｂからの光
の波長は同一でもよいが、レーザー光同士の望ましくな
い干渉が生ずることを防ぐためには、異なる波長である
ことが好ましい。発散点は、対物レンズとピンホールを
組み合わせたスペーシャルフィルタを用いることにより
得られる。

【００２４】図には示さないが、発散点１２と複製用ホ
ログラム感光材料１との間には必要に応じてレンズやミ
ラーなどの光学素子を導入してもよい。例えばコリメー
タレンズを挿入すれば同一の発散点から発散した光を平
行光にすることができる。またレンズを用いて発散点の
位置を擬似的に変化させたり、逆に収束光にすることも
できる。非球面レンズを用いれば単純な球面波ではなく
非球面波を得ることもできる。またミラーにより光路を
変えたり、曲面鏡を用いてレンズと同様の効果を得るこ
ともできる。これらの光学素子としては、色収差を防ぐ
ため、波長特性のないものが望ましい。

【００２５】複製露光時のノイズ低減のため、複製用ホ
ログラム感光材料１の上に反射防止膜付きガラスを置く
ことも有効である。複製用ホログラム感光材料と反射防
止膜付きガラスとの界面には、屈折率マッチング液を入
れることがさらに好ましい。この例では２つのホログラ
ムを多重露光する例について記述したが、３つ以上のホ
ログラム多重露光する場合も上記の方法を適用できる。

【００２６】本発明におけるホログラムは、通常数１０
ｍｍから数１００ｍｍ角程度の面積で、数μｍから数１
０μｍ程度の厚みを有するものが例示される。このホロ
グラムは、リップマンタイプ等の体積・位相型のホログ
ラムが高い回折効率を得られるという点で望ましいが、
エンボスタイプ、レインボータイプ等のホログラムと呼
ばれるものを広く採用できる。そして、ホログラムのタ
イプも、透過型、反射型等、特に制限はない。上記例で
は反射型ホログラムを複製する例を示しているが、透過
型ホログラムを複製する場合には、複製用ホログラム感
光材料側から複製露光用の光を照射させることになる。

【００２７】原版用または複製用ホログラム感光材料と
しては、アクリル系やポリビニルカルバゾールなどのフ
ォトポリマー、重クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩
など種々の感光材料を用いることができる。ホログラム
感光材料の形態としては枚葉のシートでもよいが、量産
性を考慮するとロール状のフィルム形態であることが望
ましい。

【００２８】上記ホログラム複製用原版は、異なる光学
特性の原版用ホログラム体を積層した例である。他に、
１枚の感光材料に異なる光学特性を有するホログラム部
分（これを便宜上ホログラム体と呼ぶ）が形成されるよ
うに、多重露光によりホログラム複製用原版を作製する
こともできる。

【００２９】本発明におけるホログラム感光材料を保持
する基材は、用途や使用状態に応じて適宜選択される。
ホログラムに対して、再生光の入射側や回折光の出射側
が透明な基材であることはいうまでもないが、これは光
を部分的に透過するものであってもよい。例えば、透明
ガラス板だけでなく、ブロンズやグリーンなどに色付け
されたガラス板も基材として使用できる。また、再生光
や回折光が通過しない部分は不透明であってもよい。

【００３０】基材の材質としては、ガラスのほか、アク
リル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリオレフ
ィンなどの樹脂基板でもよく、透明な結晶体などであっ
てもよい。また、基材の厚さについても厚さ数ｍｍの板
のほか、厚さ１ｍｍ以下のフィルムでもよく、厚さ数ｃ
ｍのブロック体であってもよい。また、これらの基材の
表面は必要に応じて、反射防止コーティング、ハードコ
ーティングや撥水コーティングが施されていてもよい。

【００３１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。２つの焦
点距離（２００ｍｍ、１８０ｍｍ）の光学特性を有する
ホログラムを作製する例を示す。焦点距離２００ｍｍに
対応するホログラム体は、参照光側の発散点１１ａと原
版用ホログラム感光材料１ａとの距離をｒ_1a＝１８７．
５ｍｍとし、物体光側の発散点１２ａと原版用ホログラ
ム感光材料１ａとの距離をｒ_2a＝３０００ｍｍとする。
一方、焦点距離１８０ｍｍに対応するホログラム体は、
参照光側の発散点１１ｂと原版用ホログラム感光材料１
ｂとの距離をｒ_1b＝１６９．８ｍｍとすることにより、
物体光側の発散点１２ｂと版用ホログラム感光材料１ｂ
との距離はｒ_2b＝３０００ｍｍとできる。これにより、
２つのホログラム体に関し物体光側の発散点の位置を同
一とすることができた（図２参照）。

【００３２】これらのホログラム体を積層したホログラ
ム複製用原版２を作製し、図１の露光系のように、複製
用ホログラム感光材料１を重ねた後、複製用ホログラム
感光材料１からの距離Ｒ＝３０００ｍｍの位置の発散点
１２から、レーザー光を照射した。こうして、焦点距離
２００ｍｍ、１８０ｍｍの２つの光学特性を有する複製
ホログラムを得ることができた。なお、感光材料として
ロール状にコーティングされたアクリル系フォトポリマ
ーを用い、間欠的に順送りしながら露光した。これによ
り、２つの焦点距離を持つ多重露光ホログラムを大量に
複製できた。

【００３３】こうして得られたホログラムに対し、光源
を１２０ｍｍの位置に置くと、虚像がそれぞれ３００ｍ
ｍ、３６０ｍｍの位置に結像される。すなわち１枚のホ
ログラムで、それぞれ２．５倍、３倍の拡大率を併せ持
つ反射型の光学素子として機能するホログラムを得るこ
とができた。また、焦点距離２００ｍｍのホログラム体
の露光をＫｒレーザーの赤色光で行い、焦点距離１８０
ｍｍのホログラム体の露光を色素レーザーの緑色光で行
うことにより、赤色の像が３００ｍｍ、緑色の像が３６
０ｍｍの位置に結像された。

【００３４】

【発明の効果】本発明のホログラム複製用原版およびホ
ログラムの製造方法によれば、複数の回折特性を有する
複製ホログラムを、大量かつ簡便に作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複製ホログラムの製造方法の一例を示
す概念図

【図２】ホログラム複製用原版の製造方法の一例を示す
概念図

【図３】一般的なホログラム複製用原版の一例を示す概
念図

【符号の説明】

１、１ａ，１ｂ：ホログラム感光材料２：ホログラム複製用原版３：ミラー４：波長選択反射ミラー５ａ，５ｂ：レーザー１１ａ、１１ｂ：参照光発散点１２、１２ａ、１２ｂ：物体光発散点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回折特性の異なる複数のホログラム体を有
し、ホログラム複製時に複製用ホログラム感光材料に重
畳されて用いられるホログラム複製用原版であって、前
記各ホログラム体は参照光と物体光とが原版用ホログラ
ム感光材料に照射されて作製されたものであり、かつ、
前記複数のホログラム体のうちの一つに対応する参照光
または物体光の発散点から原版用ホログラム感光材料ま
での距離と、他のすべてのホログラム体に対応する参照
光または物体光の発散点から原版用ホログラム感光材料
までの距離とが、概略同一の距離となるように設定され
作製されたものであることを特徴とするホログラム複製
用原版。
【請求項２】複製用ホログラム感光材料にホログラム複
製用原版を重畳し、複製用ホログラム感光材料側または
ホログラム複製用原版側から複製用光を照射して複製ホ
ログラムを作製するホログラムの製造方法において、前
記ホログラム複製用原版は複数組の参照光と物体光とに
より原版用ホログラム感光材料が露光されて、回折特性
の異なる複数のホログラム体を備えるように作製された
ものであって、かつ、前記複数組の参照光と物体光のう
ちの一組の参照光または物体光の発散点から原版用ホロ
グラム感光材料までの距離と、他のすべての組の参照光
と物体光のうちの参照光または物体光の発散点から原版
用ホログラム感光材料までの距離とが、概略同一の距離
となるように設定され作製されたものであり、前記複製
用光の発散点から複製用ホログラム感光材料までの距離
を、前記概略同一の距離と同一の距離として、複製用光
を照射して複製ホログラムを作製することを特徴とする
ホログラムの製造方法。