(57)【要約】【課題】  簡単な構造で、作製工程が容易であり、高品質な透過型ホログラム素子及び透過型ホログラム素子の作製方法を提供する。【解決手段】  記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板１１と、記録波長及び再生波長の光を透過する第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に配置されたホログラム感光材料１５，１８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2011118096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板と、
記録波長及び再生波長の光を透過する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されたホログラム感光材料と、
を有する
ことを特徴とする透過型ホログラム素子。
【請求項２】
前記第１基板上に蒸着された第１透明電極層と、
前記第２基板上に蒸着された第２透明電極層と、
前記第１基板と前記第２基板との間に両者の間隔を保持するために配置されるスペーサーと、
前記第１基板と前記第２基板との間の周囲を密閉するシール部材と、
を有し、
前記ホログラム感光材料として液晶ホログラム材料を用いた
ことを特徴とする請求項１に記載の透過型ホログラム素子。
【請求項３】
記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板と記録波長の光を透過する第２基板との間にホログラム感光材料を配置し、２ｄsinθ＝λ及び２ｄsinθ’＝λ’の関係を満たす角度で、前記第２基板側から同一波長の物体光及び参照光を入射することを特徴とする透過型ホログラム素子の作製方法。
ただし、ｄは干渉縞間隔、
λは記録波長、
θは参照光と物体光それぞれに対する干渉縞の角度、
λ’は再生照明光の波長、
θ’は干渉縞に対する再生照明光と再生光の角度
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム素子に関し、特に、透過型ホログラム素子及び透過型ホログラム素子の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型ホログラムは、同じ側のホログラム面から物体光と参照光を入射させ、ホログラム感光材料中で両光を干渉させることで、その干渉縞を記録するものである。このように干渉縞を記録する際、ホログラム感光材料を支持している基板の裏面において、ホログラム感光材料層を透過した各光が反射され、その反射光が再びホログラム感光材料層に入射し、不要な干渉縞を形成してしまう場合がある。これらの不要干渉縞は不要な回折を起こし、ホログラムの特性を低下させる原因となる。このような問題を解決するため、従来は、粘着層を有する反射防止層を裏面に形成する方法（特許文献１）、インデックスマッチング液を介して裏面に光吸収層を積層する方法（特許文献２）などにて裏面での反射を防止していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３８１５６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、ホログラムの撮影ごとに、感光材料を支持している基板裏面側に反射防止手段を施す工程、また、撮影後にその反射防止層や膜を剥すための工程が必要となる。また、粘着層やインデックスマッチング液を介するため、ゴミや気泡が混入するおそれがあった。
【０００５】
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、簡単な構造で、作製工程が容易であり、高品質な透過型ホログラム素子及び透過型ホログラム素子の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の透過型ホログラム素子は、記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板と、記録波長及び再生波長の光を透過する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されたホログラム感光材料と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、前記第１基板上に蒸着された第１透明電極層と、前記第２基板上に蒸着された第２透明電極層と、前記第１基板と前記第２基板との間に両者の間隔を保持するために配置されるスペーサーと、前記第１基板と前記第２基板との間の周囲を密閉するシール部材と、を有し、前記ホログラム感光材料として液晶ホログラム材料を用いたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の透過型ホログラムの作製方法は、記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板と記録波長の光を透過する第２基板との間にホログラム感光材料を配置し、２ｄsinθ＝λ及び２ｄsinθ’＝λ’の関係を満たす角度で、前記第２基板側から同一波長の物体光及び参照光を入射することを特徴とする透過型ホログラム素子の作製方法。
ただし、ｄは干渉縞間隔、
λは記録波長、
θは参照光と物体光それぞれに対する干渉縞の角度、
λ’は再生照明光の波長、
θ’は干渉縞に対する再生照明光と再生光の角度
である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インデックスマッチング液を利用した裏面上の光吸収層の形成が不要なので、簡単な構造で、作製工程が容易となり、ゴミや気泡の混入による品質の低下を防ぎ、高品質な透過型ホログラム素子、透過型ホログラム素子の作製方法及びそれにより作製された透過型ホログラム素子の再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の透過型ホログラム素子を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２実施形態の透過型ホログラム素子を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図６】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図７】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図８】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図９】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図１０】第２実施形態の透過型ホログラム素子の作製方法を示す図である。
【図１１】ホログラム記録時を示す図である。
【図１２】干渉縞の拡大図である。
【図１３】記録時の波長λで再生した場合を示す図である。
【図１４】図１３の一部を拡大した図である。
【図１５】記録時の波長λと異なる波長λ’で再生した場合を示す図である。
【図１６】図１３の一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照にして本発明に係る透過型ホログラム素子１について説明する。
【００１２】
図１は第１実施形態の透過型ホログラム素子１を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
第１実施形態の透過型ホログラム素子１は、記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板としての波長選択性ガラス基板１１と、記録波長及び再生波長の光を透過する第２基板としての支持基板１２と、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間に塗布されたフォトポリマー等のホログラム感光材料１５とを有する。また、ホログラム感光材料１５のうち、Ｈはホログラム記録部、Ｈ’はホログラム非記録部である。
【００１４】
第１実施形態の透過型ホログラム素子１の作製方法について説明する。
【００１５】
まず、支持基板１２にホログラム感光材料１５を塗布する。次に、波長選択性ガラス基板１１にホログラム感光材料１５を塗布した支持基板１２を貼り合わせる。
【００１６】
このように形成した後、ホログラム感光材料１５にホログラムを記録する。ホログラムの記録については後述する。
【００１７】
次に、第２実施形態の透過型ホログラム素子１について説明する。図３は第２実施形態の透過型ホログラム素子、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
第２実施形態の透過型ホログラム素子１は、記録波長の光を吸収し再生波長の光を透過する第１基板としての波長選択性ガラス基板１１と、記録波長及び再生波長の光を透過する第２基板としての支持基板１２と、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間に両者の間隔を保持するために配置される粒型の等しいスペーサーとしてのビーズスペーサー１３と、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間の周囲を密閉するシール部材１４と、波長選択性ガラス基板１１上に蒸着された第１透明電極層１６と、支持基板１２上に蒸着された第２透明電極層１７と、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間に充填されたホログラム感光材料としてのホログラフィック高分子分散液晶等の液晶ホログラム材料１８と、シール部材１４を密封する封口剤１９とを有する。
【００１９】
第２実施形態の透過型ホログラム素子１の作製方法について説明する。
【００２０】
まず、図５に示すように、波長選択性ガラス基板１１に、第１透明電極層１６を蒸着し、フォトマスクを用いてホログラムパターン用電極配線・非ホログラムパターン用電極配線をエッチングで形成する。
【００２１】
次に、図６に示すように、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間隔をほぼ均等に保持するためのガラス等からなる透明なビーズスペーサー１３をスピン塗布する。次に、図７に示すように、波長選択性ガラス基板１１の周囲にディスペンサーを用いてシール部材１４を形成する。シール部材１４は、液晶ホログラム材料１８を注入するための注入口１４ａを有する。次に、図８に示すように、波長選択性ガラス基板１１にシール部材１４を介して第２透明電極層１７が蒸着された支持基板１２を貼り合わせ、熱硬化させる。
【００２２】
次に、図９に示すように、波長選択性ガラス基板１１と支持基板１２との間のシール部材１４の内側に注入口１４ａから真空注入法等で液晶ホログラム材料１８を充填する。次に、図１０に示すように、シール部材１４の注入口１４で封口剤１９を硬化させ封口する。なお、封口は液晶ホログラム材料１８に記録した後でもよい。
【００２３】
なお、第２実施形態の透過型ホログラム素子１の作製方法としては、液晶滴下法（ＯＤＦ）を用いてもよい。液晶滴下法では、波長選択性ガラス基板１１又は支持基板１２のうち一方の基板上へビーズスペーサー１３やシール部材１４を形成した後、液晶材料を滴下し、その上から波長選択性ガラス基板１１又は支持基板１２のうち他方の基板を貼り合わせて作製するので、注入口１４ａを設ける必要がなく、封口剤１９も必要がないため、作製工程を少なくすることが可能となる。
【００２４】
第２実施形態の透過型ホログラム素子１の仕様は、ＵＶ光で記録し可視光で再生するものでは、波長選択性ガラス基板１１として紫外線吸収フィルター（ＩＴＹ−３８５：五鈴精工硝子株式会社製）のＵＶ吸収ガラス、支持基板１２として０．４〜０．７μｍの無アルカリガラス、第１及び第２透明電極１６，１７として２５〜１５０ｎｍのＩＴＯ、液晶ホログラム材料１８として３〜５μｍのＨＰＤＬＣ（ホログラフィック高分子分散液晶）、封口剤１９として光硬化樹脂（ＬＣＢ−６５０／ＬＣＢ−３００：ＥＨＣ社製）である。なお、可視光で記録しＵＶ光で再生する透過型ホログラム素子１では、紫外線透過フィルター（ＩＵＶ−３６５：五鈴精工硝子株式会社製）を用いる。
【００２５】
次に、透過型ホログラム素子１への記録について説明する。ここでは、第１実施形態と第２実施形態とで透過型ホログラム素子１への記録については同様なので、まとめて説明する。
【００２６】
図１１はホログラム記録時を示す図、図１２は干渉縞の拡大図である。
【００２７】
ホログラム記録時は、図示しない第１実施形態の記録前の透過型ホログラム素子１又は図１０に示した第２実施形態の記録前の透過型ホログラム素子１に、図１１に示すように、支持基板１２側から波長λの参照光２１と波長λの物体光２２を照射する。第１実施形態及び第２実施形態では、参照光２１及び物体光２２として紫外線波長領域のレーザー光を用いた。
【００２８】
すると、第１実施形態のホログラム感光材料１５又は第２実施形態の液晶ホログラム材料１８内では、図１２に示すように、参照光２１と物体光２２とが干渉する。参照光２１と物体光２２とが干渉すると、参照光２１と物体光２２とがホログラム感光材料１５（液晶ホログラム材料１８）中でなす角の二等分線の方向に干渉縞（点線）が生成する。干渉縞は、参照光２１と物体光２２それぞれに対して等しい角度θをなす。この時点で、干渉縞間隔をｄ、記録波長をλとすると、それぞれのパラメータは、２ｄsinθ＝λの関係を満たす。
【００２９】
その後、ホログラム感光材料１５（液晶ホログラム材料１８）をＵＶ処理や熱処理等で後処理してホログラム素子１を作製する。
【００３０】
次に、透過型ホログラム素子１の再生について説明する。図１３は記録時の波長λで再生した場合を示す図、図１４は図１３の一部を拡大した図である。
【００３１】
本実施形態では、波長選択性ガラス基板１１としてＵＶ吸収ガラス１１を用いた。この場合、再生時の再生照明光３１として、記録時の物体光２２の波長と同じＵＶ光を用いると、図１３及び図１４に示すように、ホログラム素子１で回折した再生光３２は、ＵＶ吸収ガラス１１に吸収され、３２’のように出射しない。
【００３２】
本実施形態では、記録時の物体光２２と異なる波長を有する再生照明光３１’を透過型ホログラム素子１に入射させることで、再生光３２’を回折するものである。
【００３３】
図１５は記録時と異なる波長λ’で再生した場合を示す図、図１６は図１５の一部を拡大した図である。
【００３４】
記録時の物体光２２と異なる波長を有する再生照明光３１’をホログラム素子１に入射させることで、図１５に示すように、再生光３２’が回折されＵＶ吸収ガラス１１を出射するには、図１６に示すように、ホログラム素子１中の干渉縞（点線）に対して、再生照明光３１’と再生光３２’はそれぞれ等しい角度θ’をなし、ブラッグの反射条件を満たす必要がある。この時、干渉縞間隔をｄ、再生照明光２１の波長をλ’とすると、２ｄsinθ’＝λ’の関係を満たす必要がある。なお、同時に２ｄsinθ＝λの関係を満たす必要がある。
【００３５】
このように、２ｄsinθ’＝λ’及び２ｄsinθ＝λの関係を満たすようにホログラム素子１への再生照明光２１の入射角θ’を設定することにより、参照光１２の波長λと再生照明光２１の波長λ’を異ならせることができ、例えば、記録波長を紫外線領域で用い、再生波長として可視光領域を用いること又はその逆も可能となる。
【００３６】
また、第２実施形態では、液晶ホログラム材料１８を用いているので、第１透明電極層１６及び第２透明電極層１７に電圧を印可することで、ホログラムのＯＮ／ＯＦＦの切替をすることができる。
【００３７】
本実施形態の透過型ホログラム素子１は、記録波長領域の光を吸収し再生波長領域の光を透過する波長選択性基板１１と、記録波長領域及び再生波長領域の光を透過する支持基板１２と、波長選択性基板１１と支持基板１２との間に配置されたホログラム感光材料１５，１８と、を有するので、インデックスマッチング液を利用した裏面上の光吸収層の形成が不要なので、簡単な構造で、作製工程が容易となり、ゴミや気泡の混入による品質の低下を防ぎ、高品質なホログラム素子を提供することができる。
【００３８】
また、波長選択性基板１１上に蒸着された第１透明電極層１６と、支持基板１２上に蒸着された第２透明電極層１７と、を有し、ホログラム感光材料１８として液晶ホログラム材料１８を用いたので、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えができ、回折の有無をコントロールすることが可能となる。
【００３９】
以上、本発明のホログラム素子を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…透過型ホログラム素子
１１…波長選択性ガラス基板（第１基板）
１２…支持基板（第２基板）
１３…ビーズスペーサー
１４…シール部材
１５…ホログラム感光材料
１６…第１透明電極層
１７…第２透明電極層
１８…液晶ホログラム材料
１９…封口剤
２１…参照光
２２…物体光
３１…（記録時の波長と同じ波長の）再生照明光
３１’…（記録時の波長と異なる波長の）再生照明光
３２…（記録時の波長と同じ波長の）再生光
３２’…（記録時の波長と異なる波長の）再生光
Ｈ…ホログラム記録部
Ｈ’…ホログラム非記録部
【図１】
2011118096.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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