(57)【要約】      （修正有）【課題】どのような環境光下であっても、ホログラムを観察できるようにするために、環境光の成分を有効に利用するホログラム記録方法を提供する。【解決手段】空間光変調器５５の変調パターンによって強度変調された物体光とホログラフィック記録媒体１１への入射角度が変化する参照光とを、ホログラフィック記録媒体内で干渉させて要素ホログラムを形成するホログラム画像記録方法において、空間光変調器５５の変調パターンが固定された状態で、参照光の入射角度を変更しながら１つの要素ホログラムにｎ通り（ｎは２以上）の干渉縞を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調器の変調パターンによって強度変調された物体光と参照光とを、ホログラフィック記録媒体内で干渉させて要素ホログラムを形成するホログラム画像記録方法であって、
前記空間光変調器の変調パターンが固定された状態で、前記参照光の入射角度を変更しながら、１つの要素ホログラムにｎ通り（ｎは２以上）の干渉縞を形成することを特徴とするホログラム画像記録方法。
【請求項２】
前記参照光の前記ホログラフィック記録媒体に対する入射角が媒体法線に対して１０度以上傾き、且つ、媒体面への正射影同士がなす角Φijが、Φij(ｄｅｇ）≧３６０／（ｎ＋１）を満たす、請求項１に記載のホログラム画像記録方法。
【請求項３】
角度変調光学素子とリレーレンズの組み合わせで参照光の入射角度を変更する、請求項１または２に記載のホログラム画像記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック記録媒体の表面にドット状の複数の要素ホログラムを形成して画像作成する、ホログラム画像記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、３次元物体のハードコピーとして用いることのできるホログラフィック立体ハードコピー、その作成方法及び装置が開示されている。このホログラフィック立体ハードコピーは、基材表面にドット状の複数の要素ホログラムを形成して構成されている。
【０００３】
上記の記録方法は、３次元画像データからホログラフィック記録媒体の各点に対応する原画パターンを表示手段に表示して、その表示された原画パターンに対応してドット状の要素ホログラムを上記ホログラフィック記録媒体に形成するものである。
【０００４】
各要素ホログラムは、物体光と参照光の干渉により形成する。ホログラムの記録原理を図１（ａ）に示す。物体光１２と第１の参照光１３をホログラフィック記録媒体１１中で干渉させることで、ホログラフィック記録媒体１１中に反射型ホログラムが形成される。ホログラムの再生は、図１（ｂ）に示すように、形成された反射型ホログラムに第１の参照光１３を再生光として照射すると、物体再生光１５が再生される。あるいは、図１（ｃ）に示すように、第１の参照光の位相共役光１６を再生光として照射すると、物体再生光１８が再生される。即ち、再生される物体再生光１５に寄与する光は、記録時の第１の参照光１３のみ、あるいは物体再生光１８に寄与する光は、第１の参照光の位相共役光１６のみなので、通常の環境光により物体光を再生しようとすると、再生に寄与する光成分が少ないため、明るいホログラム（物体光）が得られない。
【０００５】
一般的なオフィス環境、あるいは、家庭環境において、照明は天井面に均等に並べて配置されている。机またはテーブル上に置かれたホログラフィック記録媒体は、媒体法線を中心に、複数の方向から入射する照明光によって照射再生される。
【０００６】
例えば、天井の２つのライトから、２つのライト間に設置されたテーブル上に置かれたホログラフィック記録媒体を照射している場合、図１に示すような、１つの第１の参照光１３と物体光１２で形成したホログラフィック記録媒体１１では、参照光方向に配置されたライトが点灯しないと、ホログラムを観察することが出来ない。
【０００７】
非特許文献１には、参照光を無変調の平面波をホログラム面に対して３０〜４５°傾けて照射することが開示されている。このように記録したホログラムを環境光下で観察する場合、参照光の入射角度の方向以外は、ホログラムを観察するのが困難である。
【０００８】
特許文献２には、環境光を用いないで、専用光源を用いてホログラムを「照明する」この言葉の動詞的使用は辞書的に問題ないですか？ことが提案されている。しかし、専用の照明装置を用意しなければならないことから、使用用途が限られてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−２４９６８６号公報
【特許文献２】特開平８−０２９７４５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】久保田敏弘、 ホログラフィ入門（朝倉書店）、 ｐ１８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、どのような環境光下であっても、ホログラムを観察できるようにするため、環境光の成分を有効に利用するホログラム画像記録方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
即ち以下の本発明により上記課題を解決することができる。
（１）空間光変調器の変調パターンによって強度変調された物体光と参照光とを、ホログラフィック記録媒体内で干渉させて要素ホログラムを形成するホログラム画像記録方法であって、前記空間光変調器の変調パターンが固定された状態で、前記参照光の入射角度を変更しながら、１つの要素ホログラムにｎ通り（ｎは２以上）の干渉縞を形成することを特徴とするホログラム画像記録方法。
【００１３】
（２）（１）において、前記参照光の前記ホログラフィック記録媒体に対する入射角が媒体法線に対して１０度以上傾き、且つ、媒体面への正射影同士がなす角Φijが、Φij(ｄｅｇ）≧３６０／（ｎ＋１）を満たすホログラム画像記録方法。
【００１４】
（３）（１）または（２）において、角度変調光学素子とリレーレンズの組み合わせで参照光の入射角度を変更するホログラム画像記録方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、どのような環境光下であっても視認性の高いホログラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ホログラムの記録再生原理図。（ａ）は記録原理、（ｂ）、（ｃ）は再生原理を示す。
【図２】本発明における、ホログラムの記録再生原理の図。（ａ）は記録原理、（ｂ）、（ｃ）は再生原理を示す。
【図３】参照光の入射方向の一例
【図４】本発明に係るホログラフィック記録媒体に記録する光学系を示す光学系統図の一例
【図５】角度変調光学素子とリレーレンズの組み合わせで変更した、左右夫々の参照光の入射角度を変更させた図（ａ）左方向から参照光を入射した場合、（ｂ）右方向から参照光を入射した場合
【図６】要素ホログラムの照明光による再生原理の図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、第１の参照光１３、第２の参照光１４を２方向から照射した場合の模式図である。第１の参照光１３と物体光１２を干渉させて第１反射型ホログラムを形成した後、第２の参照光１４と物体光１２を干渉させて第２反射型ホログラムを多重形成する。このようにして形成したホログラフィック記録媒体を再生する時は、図２（ｂ）のように、第１の参照光１３、第２の参照光１４を用いるか、あるいは、図２（ｃ）のように、第1の参照光の位相共役光１６、第２の参照光の位相共役光１７を用いることが可能である。いずれの場合においても、第１参照光１３、第２参照光１４あるいは第1の参照光の位相共役光１６、第２の参照光の位相共役光１７を夫々照射したとき得られる物体再生光を足し合わせた輝度の物体再生光１８あるいは物体再生光１９が再生される。また、第１の参照光１３、第２の参照光１４あるいは参照光の第１の位相共役光１６、第２の位相共役光１７のいずれかを「照明すれば」やはりこの使い方はあまり聞かないように思いますが、この分野では使うのでしょうかね、ホログラムが再生される。
【００１９】
参照光と物体光は、一対で記録を行う必要がある。複数の参照光と物体光を同時に記録すると、再生時に参照光そのものが再生され、ホログラムが観察しにくくなる。
【００２０】
一つの要素ホログラムにｎ通りの干渉縞を形成する際に用いる参照光の数は、２つ以上であることが好ましく、さらに好ましくは、２乃至４である。これ以上、参照光の数を増やしても、照明光成分が明るさに寄与しにくくなる。また、参照光の数を増やすと、記録時間が長くなり、媒体内に均一なホログラムを形成することが難しくなる。
【００２１】
図３は、参照光の入射方向の一例として、参照光の数ｎ＝３の場合の参照光の媒体面正射影を示した図である。複数の参照光の少なくとも１つは、媒体法線に対して１０度以上傾いていることが好ましい。参照光が法線方向にあると、表面反射光とホログラムからの回折光が重なり、画像が見えにくくなる。さらに、各参照光の媒体面への正射影同士がなす角Φijが、Φij(ｄｅｇ）≧３６０／（ｎ＋１）を満たすことが好ましい。Φijが、Φij(ｄｅｇ）≧３６０／（ｎ＋１）を満たさないと、観察に寄与する照明光の成分が限られてしまい、単一の参照光によるホログラムと略同等の明るさしか得られない。
【００２２】
図４は、複数の参照光を用いてホログラム記録をおこなう光学系の一例を示す図である。
【００２３】
ここのところ、タイプミスっぽいです。
いｒレーザ光源として緑色レーザ２１ 、赤色レーザ２２ 、青色レーザ２３が配置され、各レーザ２１、２２、２３からの出射光は、各コリメータレンズ２４、２５、２６により平行光とされシャッタ２７、２８、２９を介した後、青色レーザ光はミラー３２により光の進行方向を曲げられ、ダイクロイックミラー３１、３０を介して１／２波長板３３へ導かれる。同様に、赤色レーザ光、緑色レーザ光もそれぞれダイクロイックミラー３０、３１によりレーザ光の進行方向を曲げられ、１／２波長板３３へ導かれる。１／２波長板３３へ導かれた緑色レーザ光、赤色レーザ光、青色レーザ光は同軸光となり、１／２波長板３３によって偏光方向が制御された後、ビームスプリッタ３４にて、２光束に分離される。
【００２４】
物体光１２は、ＮＤフィルタ５１により強度調整をした後、ミラー５２を介してビームエキスパンダ５３、５４にて空間光変調器（ＳＬＭ）５５の大きさにビーム径をひろげ、空間光変調器（ＳＬＭ）５５により振幅変調された物体光となり、リレーレンズ５６、５８とナイキストアパーチャ５７によりビーム整形された後、対物レンズ５９により、ホログラフィック記録媒体１１中に集光される。ナイキストアパーチャ５７は、空間光変調器（ＳＬＭ）５５による回折光のフィルタリングをおこなうと同時に、ホログラフィック記録媒体１１へ露光する信号ビーム形状を与える。
【００２５】
空間光変調器（ＳＬＭ）５５に表示する画像（信号パターン）は、再生する画像の部分画像の視野方向の光強度分布を表す。空間光変調器（ＳＬＭ）５５は、液晶（ＬＣＤ）等の透過型デバイスでも、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、リキッドクリスタルオンシリコン（ＬＣＯＳ）等の反射型デバイスでも構わない。
【００２６】
参照光１３は、媒体の反対側まで光路を伝送し、ＮＤフィルタ４１によって強度調整をした後、ミラー４７、アパーチャ４３、角度変調光学素子であるガルバノミラー４４、リレーレンズ４５、４６を介してホログラフィック記録媒体１１中へ照射され、対物レンズ５９により集光された物体光とホログラフィック記録媒体１１中で干渉し、要素ホログラム１８を形成する。アパーチャ４３は、ホログラフィック記録媒体１１へ露光する参照光のビーム形状を与える。信号光のビームと参照光のビームの形状、大きさは出来るだけ揃えることが好ましく、信号光のビームと参照光のビームの重なった領域が要素ホログラム１８の形状、大きさを与える。ガルバノミラー４４、リレーレンズ４５、４６を組み合わせることで、ホログラフィック記録媒体１１への参照光の入射方向を制御する。
【００２７】
ホログラフィック記録媒体１１は、ＸＹステージ、ドラムステージ等の可動ステージ上に保持されている。１つの要素ホログラム１８を形成した後、ホログラフィック記録媒体１１を移動させることで新たな未記録領域へ要素ホログラム１８を形成することができる。
【００２８】
緑色レーザ２１ 、赤色レーザ２２、青色レーザ２３は、各光路中に設けられたシャッタ２７、２８、２９の開閉を上記可動ステージの動きと同期制御することで、ホログラフィック記録媒体１１上の任意の領域への緑色レーザ光、赤色レーザ光、青色レーザ光での記録を可能とする。
【００２９】
緑色レーザ２１ 、赤色レーザ２２ 、青色レーザ２３は、コヒーレンス性を有するシングルモードレーザが好ましい。また、各レーザの波長は特に制限はないが、好ましくは、緑色レーザ２１は、５００乃至５５０ｎｍ、赤色レーザ２２は、６００乃至６８０ｎｍ、青色レーザ２３は４４０乃至４９０ｎｍである。
【００３０】
図５（ａ）、図５（ｂ）に、参照光１３の媒体への入射方向の制御方法を示す。ガルバノミラー４４、ホログラフィック記録媒体１１は、それぞれ、リレーレンズ４５、４６の焦点位置に配置する。また、ガルバノミラー４４、リレーレンズ４５、４６、ホログラフィック記録媒体１１は、同軸上に配置する。ガルバノミラー４４で反射された参照光１３は、反射方向に依らずリレーレンズ４５、４６を経由して、ホログラフィック記録媒体１１の同一場所に照射される。即ち、ガルバノミラー４４での反射角度を制御することで、ホログラフィック記録媒体１１に照射する参照光１３の方向を制御することができる。
【００３１】
１軸のガルバノミラー４４は、参照光１３の媒体法線に対する入射角θを制御することができる。制御可能な参照光１３の媒体法線に対する角度範囲θmaxは、リレーレンズ４６の開口率（ＮＡ）に依存し、式１で表される。
【００３２】
【数１】
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式１
【００３３】
利用可能な再生光方向を広げるには、記録時の参照光の媒体法線に対する入射角を広くとる必要がある。１式より、参照光方向は、リレーレンズ４６の開口率（ＮＡ）で決定され、ＮＡ０．５のレンズではθmax〜±３０度、ＮＡ０．８５のレンズでは、θmax〜±６０度となる。
【００３４】
２軸のガルバノミラー４４を用いることで、参照光１３の媒体法線に対する入射角θと参照光１３の媒体面への正射影同士がなす角Φの両者を制御することが可能となる。
【００３５】
図６に示すように、記録された要素ホログラム１８は、ホログラフィック記録媒体１１内に形成された周期的な屈折率変化を伴う回折格子１９により、再生光１６が色々な方向へ反射される。反射する方向の広がり（視野角）は、対物レンズ５９の開口数（ＮＡ）によって決定される。画像の視野角を広げるには、対物レンズ５９のＮＡは、大きい方が好ましい。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例をあげて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３７】
［実施例１］
（ホログラフィック記録媒体１１の作製）
以下の手順に従って、記録材料組成物溶液を調製した。
マトリクスとして酢酸ビニルポリマー（和光純薬工業（株）製、酢酸ビニルポリマー、数平均分子量Ｍｎ＝１４００〜１６００、５０重量％メタノール溶液）１０ｇに、光重合性モノマーとして９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン（新中村工業（株）製、ＮＫエステル  Ａ−ＢＰＥＦ）３ｇ、分散媒としてマロン酸ジヘキシル１．２ｇ、及び可塑剤としてセバシン酸ジエチル０．４ｇを加え、次いで過酸化物系光重合開始剤（チッソ（株）製、ＢＴ−２、３，３’−ジ（tert−ブチルパーオキシカルボニル）−４，４’−ジ（メトキシカルボニル）ベンゾフェノンほか位置異性体混合物の４０％アニソール溶液）２．４ｇを加えた。この混合物に、さらに、波長４７３ｎｍおよび５３２ｎｍに感度を有する１０ｍｇの増感色素（３−ブチル−２−［３−（３−ブチル−５−フェニル−１，３−ベンゾオキサゾール−２（３Ｈ）−イリデン) プロパ−１−エン−１−イル］−５−フェニル−１，３−ベンゾオキサゾール−１−イウム＝ヘキサフルオロ−λ５−ホスファヌイド）および６３３ｎｍに感度を有する１０ｍｇの増感色素（３−エチル−２−[５−（３−エチル−１，３−ベンゾオキサゾール−２（３Ｈ）−イリデン）ペンタ−１，３−ジエン−１−イル]−１，３−ベンゾオキサゾール−３−イウム＝ビス（トリフルオロメタンスルホン）イミダート）を溶解させた６ｇのアセトン溶液（アセトン  ５．９９ｇ）を添加し、撹拌して溶解させた。このようにして記録材料組成物溶液を得た。
【００３８】
得られた記録材料組成物溶液を、バーコーターを用いて１００μｍ厚のＰＥＴフィルム上に塗布し、室温で一晩減圧乾燥させた。乾燥後の記録材料層の膜厚は２０μｍであった。これを１．０ｍｍ厚のスライドガラスに記録材料層がガラス面に接するように貼り付け、ホログラフィック記録媒体１１とした。
【００３９】
（画像記録）  
作製したホログラフィック記録媒体１１に、図４の光学系を用いてホログラム画像記録をおこなった。レーザは、緑色レーザ２１としてＮｄ−ＹＡＧレーザ（コヒーレント社  波長５３２ｎｍ）、青色レーザ２３としてＮｄ−ＹＡＧレーザ（（昭和オプトロニクス社  波長４７３ｎｍ）、赤色レーザ２２としてＨｅ−Ｎｅガスレーザ（オーテックス社  波長６３３ｎｍ）を用いた。空間光変調器５５は、液晶空間光変調器（セイコーエプソン社  L3P06x-8x）を用いた。物体光１２の対物レンズ５９は、ＮＡ０．５５の対物レンズを使用した。参照光１３のリレーレンズ４５、４６は、共に、ＮＡ０．５のレンズを用いた。
【００４０】
参照光１３は、媒体法線に対して、＋３０度と −３０度になるように、１軸のガルバノミラー４４を調整した。
【００４１】
ホログラフィック記録媒体１１の□４×４ｃｍの領域に、□３００×３００μｍの要素ホログラム１８を記録ピッチ３００μｍで記録した。ホログラフィック記録媒体１１の法線から＋３０度傾いた参照光１３と物体光１２を照射し干渉縞を形成し、次に−３０度傾いた参照光１３と物体光１２を照射し干渉縞を形成した。これを繰り返すことで、各要素ホログラム６１を形成し、ホログラフィック記録サンプル１を得た。
【００４２】
ホログラフィック記録サンプル１をテーブルの上に置き、テーブル上に照明があたるように設けた２つのライトを点灯し、ホログラム像を観察した。２つの照明のいずれか一方を点灯し、ホログラフィック記録サンプル１にあてたところ、いずれの場合も明るいホログラム像が観察された。また、両方を点灯したところ、更に明るいホログラム像を観察することができた。
【００４３】
［実施例２］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体１１を用いて、実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル２を得た。但し、ガルバノミラー４４は、参照光１３が媒体法線に対して、±１０度になるように設定した。
【００４４】
ホログラフィック記録サンプル２に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。いずれの場合も実施例１と同様に明るいホログラム像を観察することができた。
【００４５】
［実施例３］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体１１を用いて、図４の光学系で実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル３を得た。但し、２軸のガルバノミラー４４を使用し、３本の参照光１３が媒体法線に対して、３０度傾き、且つ、参照光１３のホログラフィック記録媒体１１面への正射影同士がなす角Φijがそれぞれ、１２０度になるように設定した。
【００４６】
ホログラフィック記録サンプル３に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。いずれの場合も実施例１と同様に明るいホログラム像を観察することができた。
【００４７】
［比較例１］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体１１を用いて、実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル４を得た。但し、ガルバノミラー４４は、参照光１３が媒体法線に対して、＋３０度になるように固定した。
【００４８】
ホログラフィック記録サンプル４に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。２つの照明のいずれか一方を点灯し、ホログラフィック記録サンプル４にあてたところ、参照光１３と同方向の照明が点灯した場合は明るいホログラム像が観察できたが、参照光１３と異なる方向の照明を点灯した場合は、ホログラム像を視認することが困難であった。
【００４９】
［比較例２］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体１１を用いて、実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル５を得た。但し、ガルバノミラー４４は、参照光１３が媒体法線に対して、±５度になるように設定した。
【００５０】
ホログラフィック記録サンプル５に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。２つの照明を点灯し、ホログラフィック記録サンプル５にあてたところ、サンプル１とどうような明るいホログラム像は観察できなかった。また、一方の照明の真下にテーブルを移動して観察したところ、が表面反射光に邪魔されて、良好なホログラム像を観察することは出来なかった。
【００５１】
［比較例３］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体サンプルを用いて、実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル６を得た。但し、ガルバノミラーは、参照光１３が媒体法線に対して、＋３０度、＋２５度になるように設定した。
【００５２】
ホログラフィック記録サンプル６に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。２つの照明のいずれか一方を点灯し、ホログラフィック記録サンプル６にあてたところ、参照光１３と同方向の照明が点灯した場合は明るいホログラム像が観察できたが、参照光１３と異なる方向の照明を点灯した場合は、ホログラム像を視認することが困難であった。
【００５３】
［比較例４］
実施例１と同様に作製したホログラフィック記録媒体１１を用いて、実施例１と同様にホログラム画像記録をおこないホログラフィック記録サンプル７を得た。但し、２軸のガルバノミラー４４を使用し、３本の参照光が媒体法線に対して、３０度傾き、且つ、参照光１３の媒体面への正射影同士がなす角Φijがそれぞれ、７０度になるように設定した。
【００５４】
ホログラフィック記録サンプル７に実施例１と同様に照明をあて、ホログラム像を観察した。２つの照明のいずれか一方を点灯し、ホログラフィック記録サンプル７にあてたところ、参照光１３と同方向の照明が点灯した場合は明るいホログラム像が観察できたが、参照光１３と異なる方向の照明を点灯した場合は、ホログラム像を視認することが困難であった。
【００５５】
以上の実施例から、複数の参照光を用いたホログラム画像記録をおこなうことで、通常の環境光において、視認性の高いホログラム画像記録が形成できることが確認された。
【符号の説明】
【００５６】
１１…ホログラフィック記録媒体
１２…物体光
１３…第1の参照光
１４…第２の参照光
１５…第1の参照光の照射で生じる物体再生光
１６…第1の参照光の位相共役光
１７…第２の参照光の位相共役光
１８…第１の参照光の位相共役光の照射で生じる物体再生光
１９…第1及び第２の参照光の照射で生じる物体再生光
２０…第1及び第２の参照光の位相共役光の照射で生じる物体再生光
２１…緑色レーザ
２２…赤色レーザ
２３…青色レーザ
２４、２５、２６…コリメータレンズ
２７、２８、２９…シャッタ
３０、３１…ダイクロイックミラー
３２、４２、５２…ミラー
３３…１／２波長板（ＨＷＰ）
３４…ビームスプリッタ
４１、５１…ＮＤフィルタ
４３…アパーチャ
４４…ガルバノミラー
４５、４６…リレーレンズ
５３、５４…ビームエキスパンダ
５５…空間光変調器（ＳＬＭ）
５６、５８…リレーレンズ
５７…ナイキストアパーチャ
５９…対物レンズ
６１…要素ホログラム
６２…回折格子
【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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