(57)【要約】【課題】  原版の回折性能と記録材料の屈折率変調量を最大限に引き出し、高品質なホログラムを複製するホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムを提供する。【解決手段】  一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子１’と、半波長板３と、複製用ホログラム材料２とを積層するステップと、一方側から透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子１’へｐ偏光の再生照明光２３を照射するステップと、再生照明光２３を透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子１’により１次光２５と０次光２４に分岐するステップと、１次光２５と０次光２４を半波長板３でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、ｓ偏光に変換された１次光２５を物体光２６とし、ｓ偏光に変換された０次光２４を参照光２７として、複製用ホログラム材料２に入射し、透過型ホログラム２’を複製するステップと、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、
一方側から前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子へｐ偏光の再生照明光を照射するステップと、
前記再生照明光を前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子により１次光と０次光に分岐するステップと、
前記１次光と前記０次光を前記半波長板でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、
前記ｓ偏光に変換された前記１次光を物体光とし、前記ｓ偏光に変換された前記０次光を参照光として、前記複製用ホログラム材料に入射し、透過型ホログラムを複製するステップと、
を有する
ことを特徴とするホログラム複製方法。
【請求項２】
一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、
他方側から前記複製用ホログラム材料へｓ偏光の参照光を照射するステップと、
前記参照光を前記半波長板でｓ偏光からｐ偏光に変換するステップと、
前記ｐ偏光に変換された再生照明光を前記反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子により回折して１次光として反射するステップと、
前記１次光を前記半波長板でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、
前記ｓ偏光に変換された前記１次光を物体光とし、前記複製用ホログラム材料に入射し、前記ｓ偏光の参照光と干渉させ、反射型ホログラムを複製するステップと、
を有する
ことを特徴とするホログラム複製方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のホログラム複製方法により複製されたホログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムに関し、特に、ｓ偏光を用いたホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置において、表示範囲に形成された透明電極への印加電圧のオン・オフにより、液晶画面の表示・非表示を切り替える技術が知られている。最近では、光の散乱・非散乱状態を切り替え可能な高分子分散型液晶（polymer  dispersed  liquid  crystal：以下"ＰＤＬＣ"と略す。）にレーザーによる干渉パターンを記録させたホログラフィック高分子分散型液晶（holographic  polymer  dispersed  liquid  crystal：以下"ＨＰＤＬＣ"と略す。）の開発が進み、電圧駆動により光の回折の有無をコントロールすることが可能になっている。
【０００３】
通常ＨＰＤＬＣは、内側にＩＴＯ透明電極が蒸着され、ギャップが均一にコントロールされた液晶セルを用いて記録されるため、面内での回折効率のバラツキが小さく、異物等の混入も少ないためホログラム原版として好適である。また、材料が液状のため光化学反応時の物質移動が容易で、塗布型の銀塩材料・フォトポリマー等に比べて屈折率変調量の調整が容易であるという利点も挙げられ、屈折率変調量により原版の回折効率を制御しやすくなるため有利である。ホログラムを量産する方法として非特許文献１のように、ホログラム原版と感光材料を密着露光する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１４６５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M. Watanabe, D. Kodama, T. Matsuyama, and T. Hotta, "Mass-produced color graphic arts holograms", Proc. SPIE 3637, pp. 204-212, 1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＨＰＤＬＣ用材料として、例えば特許文献１のようなものが知られており、屈折率等方領域の屈折率（または材料全体の平均屈折率）と屈折率異方性をもつ液晶の異常光屈折率の差によりホログラムが構成されている場合、作製されたＨＰＤＬＣはｐ偏光（直線偏光であり、光の振動面が干渉縞に対して垂直方向）を主に回折することとなる。
【０００７】
しかしながら、ホログラムの露光には干渉成分が大きいｓ偏光（直線偏光であり、光の振動面が干渉縞に対して平行方向）を用いることが好ましく、ＨＰＤＬＣを原版としてｐ偏光で複製を行った場合、ｓ偏光を用いた場合に比べて干渉縞のコントラストが低下し、材料の性能を十分に引き出すことができなかった。
【０００８】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原版の回折性能と記録材料の屈折率変調量を最大限に引き出し、高品質なホログラムを複製するホログラム複製方法及びそれにより複製されたホログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明のホログラム複製方法は、一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、一方側から前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子へｐ偏光の再生照明光を照射するステップと、前記再生照明光を前記透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子により１次光と０次光に分岐するステップと、前記１次光と前記０次光を前記半波長板でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、前記ｓ偏光に変換された前記１次光を物体光とし、前記ｓ偏光に変換された前記０次光を参照光として、前記複製用ホログラム材料に入射し、透過型ホログラムを複製するステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明のホログラム複製方法は、一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子と、半波長板と、複製用ホログラム材料とを積層するステップと、他方側から前記複製用ホログラム材料へｓ偏光の参照光を照射するステップと、前記参照光を前記半波長板でｓ偏光からｐ偏光に変換するステップと、前記ｐ偏光に変換された再生照明光を前記反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子により回折して１次光として反射するステップと、前記１次光を前記半波長板でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、前記ｓ偏光に変換された前記１次光を物体光とし、前記複製用ホログラム材料に入射し、前記ｓ偏光の参照光と干渉させ、反射型ホログラムを複製するステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記目的を達成する本発明のホログラムは、前記ホログラム複製方法により作製されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、原版として好適なＨＰＤＬＣに対して、ＨＰＣＤＬＣの再生をｐ偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はｓ偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な複製ホログラムを作製するホログラム作製方法及びそれにより作製されたホログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の液晶セルを示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施形態の透過型ＨＰＤＬＣ原版を作製する方法を示す図である。
【図４】第１実施形態の透過型ＨＰＤＬＣ原版を再生する方法を示す図である。
【図５】第１実施形態の透過型ホログラムを複製する方法を示す図である。
【図６】第１実施形態の複製した透過型ホログラムを再生する方法を示す図である。
【図７】第２実施形態の反射型ＨＰＤＬＣ原版を作製する方法を示す図である。
【図８】第２実施形態の反射型ＨＰＤＬＣ原版を再生する方法を示す図である。
【図９】第２実施形態の反射型ホログラムを複製する方法を示す図である。
【図１０】第２実施形態の複製した反射型ホログラムを再生する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照にして本発明に係るホログラム複製方法及びそれにより作製されたホログラムについて説明する。
【００１５】
まず、原版となるＨＰＤＬＣを作成するための液晶セルにおいて、液晶セルに感光性の液晶材料を注入し、封孔するプロセスを説明する。図１は本実施形態の液晶セルを示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
図１に示すように、液晶セル１は、２枚のガラス基板１１（１１ａ，１１ｂ）をシール剤１２により接着し、材料注入口１２ａを残してガラス基板１１の周囲を囲むようにパターニングされている。
【００１７】
図２に示すように、ＩＴＯ薄膜透明電極１３（１３ａ，１３ｂ）を内側に蒸着した２枚の対向するガラス基板１１（１１ａ，１１ｂ）の間に液晶材料を注入するためのギャップ１４が設けられており、ギャップ１４を均一にするために粒径の等しいガラスビーズ１５が分散されている。ここで真空注入方式により可視光に感度を持つ液晶材料を注入し、封孔剤を注入口に塗布し硬化させる。
【００１８】
次に、材料を注入した液晶セル１にレーザーによる干渉パターンを記録するプロセスを説明する。
【００１９】
図３は、透過型ＨＰＤＬＣホログラムの原版を作製する方法を示す図である。
【００２０】
図１及び図２に示した可視線に感度を持つ液晶材料の入った液晶用ガラスセル１に対し、一方のガラス面に対してそれぞれ異なる角度からコヒーレントなレーザー光である物体光２１及び参照光２２を照射し、干渉パターンを記録する。
【００２１】
この液晶セル１からなるホログラム感材は、非コヒーレントな紫外線照射・加熱工程等の後処理をして透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子としての透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’となる。このような透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’を作製するのに、ホログラム感材としては、ネマティック液晶、高分子材料としては、モノマーやオリゴマーの混合物を使用すると好ましい。具体的には、Phenylglycidil ether acrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer,2-Hydroxyethyl Methacrylate,Dimethylol tricyclodecane diacrylate 等が利用できる。
【００２２】
撮影に用いたレーザー及び波長は、Arレーザーの514nmである。そのため、光重合開始剤としてN-Phenylglycine、また515nm付近のレーザー波長の光を吸収するための色素としてDibromofluoresceine等を添加してもよい。
【００２３】
図４は、第１実施形態の作製した透過型ＨＰＤＬＣホログラムを再生する工程を示す図である。透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’を再生するには、撮影時の参照光２２と逆方向から、再生光である可視光の波長が満たすブラッグ角付近の角度でｐ偏光の再生照明光２３を照射すると０次再生光２４、１次再生光２５を回折することができる。
【００２４】
次に、作製した透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’を原版として、ｐ偏光の再生照明光２３を透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’の原版に照射し、原版によりｐ偏光のまま回折された０次光２４及び１次光２５をｓ偏光に変換し、複製用ホログラム材料２を記録するプロセスについて説明する。
【００２５】
図５は、第１実施形態の透過型ホログラムを複製する方法を示す図である。図５に示すように、再生照明光２３の入射側から、透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’の原版、半波長板３、複製用ホログラム材料２の順に積層する。半波長板３としては、Newport社製水晶波長板を使用した。
【００２６】
そして、透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’の原版に、撮影時の参照光２２と逆方向から、ｐ偏光の再生照明光２３を入射する。透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’の原版にｐ偏光として入射した再生照明光２３は、透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’の原版により透過する０次光２４と回折する１次光２５に分岐され、半波長板３によりｐ偏光からｓ偏光に変換されて複製用ホログラム材料２に入射する。
【００２７】
すなわち、半波長板３によりｓ偏光に変換された１次光２５は、物体光２６として複製用ホログラム材料２に入射し、０次光２４は、参照光２７として複製用ホログラム材料２に入射する。そして、物体光２６及び参照光２７により、複製用ホログラム材料２に干渉パターンを記録し、透過型ホログラム２’を複製する。
【００２８】
図６は、第１実施形態の複製した透過型ホログラムを再生する方法を示す図である。図６に示すように、透過型ホログラム２’に参照光２７と逆方向から再生照明光２８を入射させると、再生光２９を回折する。そして、透過型ホログラム２’は、ｓ偏光にて２光束干渉により作製したホログラムと同等の品質であった。
【００２９】
このように、第１実施形態のホログラム複製方法は、一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’と、半波長板３と、複製用ホログラム材料２とを積層するステップと、一方側から透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’へｐ偏光の再生照明光２３を照射するステップと、再生照明光２３を透過型ＨＰＤＬＣホログラム１’により１次光２５と０次光２４に分岐するステップと、１次光２５と０次光２４を半波長板３でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、ｓ偏光に変換された１次光２５を物体光２６とし、ｓ偏光に変換された０次光２４を参照光２７として、複製用ホログラム材料２に入射し、透過型ホログラム２’を複製するステップと、を有するので、原版として好適なＨＰＤＬＣに対して、ＨＰＣＤＬＣの再生をｐ偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はｓ偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な透過型ホログラム２’を複製することができる。
【００３０】
次に、第２実施形態の反射型ＨＰＤＬＣ原版を作製する方法について説明する。図７は、第２実施形態の反射型ＨＰＤＬＣ原版を作製する方法を示す図である。
【００３１】
図１及び図２に示した可視線に感度を持つ液晶材料の入った液晶セル４に対し、一方のガラス面に対してコヒーレントなレーザー光である物体光３１を照射し、他方のガラス面からそれぞれ異なる角度から参照光３２を照射し、干渉パターンを記録する。
【００３２】
この液晶セル４からなるホログラム感材は、非コヒーレントな紫外線照射・加熱工程等の後処理をして反射型のＨＰＤＬＣホログラム４’となる。このような反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’を作製するのに、屈折率ｎ３の光あるいは熱硬化型高分子材料（たとえば熱硬化型高分子材料：エポキシ樹脂（ｎ３＝１．５）、あるいは光硬化型高分子材料：ライトラックＬＡ０２０８（ｎ３＝１．５））からなる高分子材料と、屈折率が電界によってｎ１からｎ２（ｎ１＞ｎ２≧ｎ３）まで可変なツイストネマティック液晶（たとえばメルク社製Ｅ−７：ｎ１＝１．７５、ｎ２＝１．５２）からなる液晶等が利用できる。
【００３３】
撮影に用いたレーザー及び波長は、Arレーザーの514nmである。そのため、光重合開始剤としてN-Phenylglycine、また515nm付近のレーザー波長の光を吸収するための色素としてDibromofluoresceine等を添加してもよい。
【００３４】
図８は、第２実施形態の作製した反射型ＨＰＤＬＣホログラムを再生する工程を示す図である。反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’を再生するには、撮影時の参照光３２と逆方向から、再生光である可視光の波長が満たすブラッグ角付近の角度でｐ偏光の再生照明光３３を照射すると再生光３４を回折することができる。
【００３５】
次に、作製した反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’を原版として、ｐ偏光の再生照明光３３を反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’の原版に照射し、原版によりｐ偏光のまま回折された再生光３４をｓ偏光に変換し、複製用ホログラム材料５を記録するプロセスについて説明する。
【００３６】
図９は、第２実施形態の反射型ホログラムを複製する方法を示す図である。図９に示すように、再生照明光３３の入射側に向かって、反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’の原版、半波長板３、複製用ホログラム材料５の順に積層する。半波長板３としては、Newport社製水晶波長板を使用した。
【００３７】
そして、複製用ホログラム材料５に、反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’撮影時の参照光３２と逆方向から、ｓ偏光の参照光３５を入射する。複製用ホログラム材料５にｓ偏光として入射した参照光３５は、半波長板３によりｓ偏光からｐ偏光に変換されて、反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’の原版に再生照明光３３として入射する。再生照明光３３は、反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’の原版により回折され１次光である再生光３４として反射される。再生光３４は、半波長板３によりｐ偏光からｓ偏光に変換されて複製用ホログラム材料５に入射する。
【００３８】
すなわち、半波長板３によりｓ偏光に変換された再生光３４は、物体光３６として複製用ホログラム材料５に入射し、参照光３５と干渉する。そして、物体光３６及び参照光３５により、複製用ホログラム材料５に干渉パターンを記録し、反射型ホログラム５’を複製する。
【００３９】
図１０は、第２実施形態の複製した反射型ホログラムを再生する方法を示す図である。図１０に示すように、反射型ホログラム５’に参照光３５と逆方向から再生照明光３７を入射させると、再生光３８を回折する。そして、反射型ホログラム５’は、ｓ偏光にて２光束干渉により作製したホログラムと同等の品質であった。
【００４０】
このように、第２実施形態のホログラム複製方法は、一方側から順に、ｐ偏光のみを回折する反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’と、半波長板３と、複製用ホログラム材料５とを積層するステップと、他方側から複製用ホログラム材料５へｓ偏光の参照光３５を照射するステップと、参照光３５を半波長板３でｓ偏光からｐ偏光に変換するステップと、ｐ偏光に変換された再生照明光３３を反射型ＨＰＤＬＣホログラム４’により回折して１次光３４として反射するステップと、１次光３４を半波長板３でｐ偏光からｓ偏光に変換するステップと、ｓ偏光に変換された１次光３４を物体光３６とし、複製用ホログラム材料５に入射し、ｓ偏光の参照光３５と干渉させ、反射型ホログラム５’を複製するステップと、を有するので、原版として好適なＨＰＤＬＣに対して、ＨＰＣＤＬＣの再生をｐ偏光で行い、複製用のホログラム材料への記録はｓ偏光で行うことができ、原版の回折効率が制御でき、ホログラム記録材料の屈折率変調を最大限に引き出し、高品質な反射型ホログラム５’を複製することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…液晶セル
１’…透過型ＨＰＤＬＣホログラム（透過型ホログラフィック高分子分散液晶素子）
２…複製用ホログラム材料
２’…透過型複製ホログラム
３…半波長板
４…液晶セル
４’…反射型ＨＰＤＬＣホログラム（反射型ホログラフィック高分子分散液晶素子）
５…複製用ホログラム材料
５’…反射型複製ホログラム
１１…ガラス基板
１２…ＩＴＯ薄膜透明電極
１３…第１参照光
１４…ギャップ
１５…ガラスビーズ
２１…物体光
２２…参照光
２３…再生照明光
２４…０次光（再生光）
２５…１次光（再生光）
２６…物体光
２７…参照光
２８…再生照明光
２９…再生光
３１…物体光
３２…参照光
３３…再生照明光
３４…１次光（再生光）
３５…参照光
３６…物体光
３７…再生照明光
３８…再生光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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