(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のホログラム感材層に別々の色の体積ホログラムが記録されてなるホログラム原版からホログラム複製法によりカラーホログラムを作製する方法において、
前記ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、前記ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を色毎に変えて記録し、
その後、前記ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際に、前記ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を略同じにして複製することを特徴とするホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法。
【請求項２】
複数のホログラム感材層に別々の色の体積ホログラムが記録されてなるホログラム原版からホログラム複製法によりカラーホログラムを作製する方法において、
前記ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を略同じにして記録し、
その後、前記ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際に、前記ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、前記ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を色毎に変えて複製することを特徴とするホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法に関し、特に、再生するときに各色で視域のずれがなく明るいカラー像が観察可能なカラーホログラムを作製することが可能なカラーホログラムの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラーの体積型ホログラムを作製する方法としては、まず、二光束干渉により第１のカラーホログラムを作製し、次に、その第１のカラーホログラムを再生して第１のカラーホログラムから離れた位置で第２のカラーホログラムを作製するＨ１Ｈ２法や、デニシューク法で逐次露光により、多層構造でカラーホログラムを作製するか、同時露光でカラーホログラムを作製する方法等が知られている。
【０００３】
また、散乱物体を記録した体積ホログラムからホログラム複製方法により体積ホログラムを複製する場合に、不要干渉縞を取り除き、観察される像の視域を制限し明るい像が観察可能なホログラムを得る方法が、特開平１０−３４００３８号において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｈ１Ｈ２法を用いると、視域が制限された像が観察可能なホログラムを得ることができるが、作製工程が多く、また二光束で撮影するために、安定性が悪い問題がある。
【０００５】
また、デニシューク法では、正反射成分が多く不要干渉縞が発生してしまう問題や、視域が広いために暗い像しか観察できない問題がある。特開平１０−３４００３８号で開示されている複製方法を用いれば、工程が簡単で視域を制御した体積ホログラムを得ることはできるが、ホログラム原版のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）用の記録層の収縮率が異なる場合に、再生像が観察可能な視域が各色でずれてしまう問題がある。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各色用のホログラム感材として収縮率の異なる体積ホログラム感材を複数積層してなるホログラム原版を用いてホログラム複製法によりカラーホログラムを作製する場合に、複製されたホログラムを再生するときに各色で視域のずれがなく明るいカラー像が得られる体積型カラーホログラムの作製方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法は、複数のホログラム感材層に別々の色の体積ホログラムが記録されてなるホログラム原版からホログラム複製法によりカラーホログラムを作製する方法において、
前記ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、前記ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を色毎に変えて記録することを特徴とする方法である。
【０００８】
この場合、ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際の、ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を略同じにすることができる。
【０００９】
本発明の別のホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法は、複数のホログラム感材層に別々の色の体積ホログラムが記録されてなるホログラム原版からホログラム複製法によりカラーホログラムを作製する方法において、
前記ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、前記ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際の、前記ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を色毎に変えて複製することを特徴とする方法である。
【００１０】
この場合、ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を略同じにすることができる。
【００１２】
本発明においては、ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を色毎に変えて記録するか、あるいは、ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際の、ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を色毎に変えて複製するので、ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率が異なる場合であっても、そのホログラム原版から複製されたカラーホログラムは、各色で視域のずれがなく、色ずれが起きず、明るいカラー像が観察可能なものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法は、ホログラム原版の各色用のホログラム感材の収縮率の違いを考慮し、原版を撮影するときの各色の参照光の入射角度、若しくは、ホログラム複製方法で複製品を撮影するときの複製照明光の入射角度を色毎に変えることによって、複製されたホログラムを再生するときに各色で視域のずれがなく、しかも所望の視域を有する明るいカラー像が得られる体積型カラーホログラムの作製方法である。
【００１４】
以下、まず、本出願人による特開平１０−３４００３８号のホログラム複製法の原理を説明し、それに基づいて本発明のカラーホログラムの作製方法を説明する。
【００１５】
特開平１０−３４００３８号のホログラム複製法の原理を、図面を参照にして説明する。
【００１６】
散乱物体を体積ホログラム（デニシュークホログラム）として記録し、それを原版とし、その原版に別の記録材料を重畳してホログラム複製することを考える。
【００１７】
まず、図１に示すように、物体Ｏに照明光２を当て、それからの散乱光３と照明光が兼ねる参照光２とをフォトポリマー等の体積ホログラム感材１中で干渉させてホログラム原版を記録する。このとき、物体Ｏの照明は、体積ホログラム感材１を透過した０次光２ではなく、その光２とは別の分岐光によって行ってもよい。この原版記録時の参照光２の入射角をＩ0 、その波長をλ0 とする。
【００１８】
このようにして記録した原版の後処理による体積ホログラム感材１の収縮率（収縮割合をδとすると、１−δで表され、収縮がない場合は１になる。）をν0 、その中に記録されたフリンジ（干渉縞）のスラント角（フリンジ面の法線が体積ホログラム感材１面の法線に対してなす角）の変化をτ0 とする。
【００１９】
図２に示すように、図１のようにして記録し、後処理した原版１’に別の体積ホログラム感材４を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、体積ホログラム感材４側から入射角Ｉ1 で波長λ1 の照明光５を入射させ、原版１’から回折した回折光６とを体積ホログラム感材４中で干渉させてホログラム複製を行う。なお、原版１’が透過型の場合は、照明光５は原版１’側から入射させる。
【００２０】
このようにして複製したホログラムの後処理による体積ホログラム感材４の収縮率をν1 、その中に記録されたフリンジのスラント角の変化をτ1 とする。
【００２１】
なお、体積ホログラム感材１、４の平均屈折率をｎ1 、その外部の屈折率をｎ0 とする。
【００２２】
さて、このようにして複製された体積ホログラム４’を、図３に示すように、入射角θで照明光７を当てて（想定照明角）、角度φを中心とする方向から観察するものとする（想定観察中心角）。このような観察を可能にするためには、体積ホログラム４’中に少なくともスラント角Ｓg のフリンジ８が複製されていなければならない。
【００２３】
以下、このようなフリンジ８が複製されるための複製時の照明光５の入射角Ｉ1 の条件を求めるが、その前に、記号を以下に整理しておく。
【００２４】
Ｉ0 ：原版記録参照光入射角
λ0 ：原版記録波長
ν0 ：原版感材収縮率
τ0 ：原版フリンジスラント角変化
Ｉ1 ：複製照明光入射角
λ1 ：複製波長
ν1 ：複製感材収縮率
τ1 ：複製フリンジスラント角変化
ｎ0 ：感材外屈折率
ｎ1 ：感材内屈折率
θ  ：想定照明角
φ  ：想定観察中心角
Ｓg ：想定スラント角
簡単のため、感材１、４内での角度に「’」を付すと、上記スラント角Ｓg は、
Ｓg ＝（θ’＋φ’）／２
＝｛ sin-1（ｎ0 ／ｎ1 × sinθ）＋ sin-1（ｎ0 ／ｎ1 × sinφ）｝÷２・・・（１）
を満たさなければならない。
【００２５】
さて、原版１’記録時で後処理前のスラント角Ｓg のフリンジを複製・後処理したホログラム４’中に同じスラント角Ｓg のフリンジとして複製する場合、原版１’中の記録時のスラント角Ｓg のフリンジの複製時（図２）のピッチ（フリンジ間の距離）Ｐt0は、
Ｐt0＝ν0 ｎ0 λ0 ／｛２ｎ1  cos（Ｉ0 ’−Ｓg −τ0 ）｝・・・（２）
となる。
【００２６】
また、複製・後処理したホログラム４’中のスラント角Ｓg のフリンジの複製時（図２）のピッチＰt1（スラント角Ｓg −τ1 ）は、
Ｐt1＝ｎ0 λ1 ／｛２ｎ1  cos（Ｉ1 ’−Ｓg ＋τ1 ）｝    ・・・（３）
である。
【００２７】
両感材１、４の屈折率は等しいｎ1 であり、かつ、原版１’の被複製フリンジも感材４中に複製記録されるフリンジもブラッグ条件を満たして複製されるとの条件から、
Ｐt0＝Ｐt1                                              ・・・（４）
上記（１）〜（４）から複製時の照明光５の入射角Ｉ1 を求めると、
0004557274.tif 000002
すなわち、式（６）を満たす入射角Ｉ1 の照明光５で複製すると、後処理されたホログラム４’中には、記録時（図１）に物体Ｏから多方向へ散乱された光３により形成された種々のスラント角を持つ多数のフリンジから、少なくとも特定のスラント角Ｓg を持つフリンジを最終的に同じスラント角Ｓg を持つフリンジ８として複製されることになる。なお、以上の検討では、スラント角変化τ0 、τ1 を考慮していたが、実際の体積ホログラム感材においては、無視できるものである。
【００２８】
さて、本発明に基づいて、多色記録リップマンホログラムを作製する方法を説明する。図４に示すように、Ｒ（赤色）光散乱部１０R とＧ（緑色）光散乱部１０G とＢ（青色）光散乱部１０B とからなる物体１０の多色記録リップマンホログラムを作製することを考える。まず、図４（ａ）に示すように、物体１０の上方にＲ体積ホログラム感材１１R を配置し、Ｒ波長帯域中の波長λ0Rの照明光１２R を入射角Ｉ0RでＲ体積ホログラム感材１１R に入射させ、その透過光が物体１０のＲ光散乱部１０R で散乱された光と入射光１２R とをＲ体積ホログラム感材１１R 中で干渉させてＲ体積ホログラムを記録し後処理して、その上に、図４（ｂ）に示すように、Ｇ体積ホログラム感材１１G を重ね合わせ、Ｇ波長帯域中の波長λ0Gの照明光１２G を入射角Ｉ0GでＧ体積ホログラム感材１１G 側から入射させ、その透過光が物体１０のＧ光散乱部１０G で散乱された光と入射光１２G とをＧ体積ホログラム感材１１G 中で干渉させてＧ体積ホログラムを記録し後処理して、さらにその上に、図４（ｃ）に示すように、Ｂ体積ホログラム感材１１B を重ね合わせ、Ｂ波長帯域中の波長λ0Bの照明光１２B を入射角Ｉ0BでＢ体積ホログラム感材１１B 側から入射させ、その透過光が物体１０のＢ光散乱部１０B で散乱された光と入射光１２B とをＢ体積ホログラム感材１１B 中で干渉させてＢ体積ホログラムを記録し後処理して、その重畳体を原版１３（図５）とする。
【００２９】
ここで、Ｒ体積ホログラム感材１１R 、Ｇ体積ホログラム感材１１G 、Ｂ体積ホログラム感材１１B の収縮率をそれぞれν0R、ν0G、ν0Bとするとき、一般には、これらは等しくない。
【００３０】
前記式（６）から明らかなように、
Ｉ1 ＝ｆ（Ｉ0 ，θ，φ，ν0 ，λ1 ／λ0 ，ｎ1 ／ｎ0 ，τ0 ，τ1 ）
の式は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色毎にν0 の値が異なると、これら異なる色に対してＩ1R，Ｉ1G，Ｉ1B、すなわち、複製照明光入射角を同じにしようとする場合、θ，φ，λ1 ／λ0 ，ｎ1 ／ｎ0 ，τ0 ，τ1 がこれら異なる色に対して同じである場合には、Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0B、すなわち、原版記録参照光入射角を、原版感材収縮率ν0R、ν0G、ν0Bに応じて変えなければならない。
【００３１】
前記式（６）をＩ0 を左辺とする式に書き換えると次の式のようになる。
【００３２】
0004557274.tif 000003
したがって、原版感材収縮率ν0R、ν0G、ν0Bが色毎に異なる場合、共通にするＩ1 ，θ，φと既知のλ1 ／λ0 ，ｎ1 ／ｎ0 ，τ0 ，τとを式（７）の右辺に代入すると共に、色毎に異なるν0R、ν0G、ν0Bを別々に代入して、図４のような原版１３（図５）作製時のＲ，Ｇ，Ｂ用の感材１１R ，１１G ，１１B への照明光１２R ，１２G ，１２B の入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bが求まる。
【００３３】
このようにして求まった入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bに設定して記録した原版１３を用いて、図５に示すように、原版１３の下方の記録時に物体１０が配置されていた位置に、Ｒ，Ｇ，Ｂの全波長領域に感光する別の体積ホログラム感材１４を原版１３と平行に配置し、Ｒ波長帯域中の波長λ1Rの光とＧ波長帯域中の波長λ1Gの光とＢ波長帯域中の波長λ1Bの光とを重ねてなるか、別々に入射させる複製照明光１５RGB を共通の入射角Ｉ1 で原版１３の下方から入射させると、物体１０の像１０’が体積ホログラム感材１４面近傍に再生され、原版１３が体積ホログラム感材１４に複製される。このように体積ホログラム感材１４中に複製記録されるホログラムはリップマン型の三色イメージホログラム（イメージプレーンホログラム）である。この複製により体積ホログラム感材１４中に記録されたホログラムは、Ｒ，Ｇ，Ｂ何れの色に対しても同じθ，φを持ち、視域の色によるずれは発生しない。なお、図５の配置で、体積ホログラム感材１４を記録時の物体１０位置に配置する理由は、イメージホログラム化するためであり、他の位置であってもよく、もちろん、原版１３に密着して複製を行ってもよい。
【００３４】
次に、具体例を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂに対して何れも、想定照明角θを３５°、想定観察中心角φを−５°、感材外屈折率ｎ0 を１、感材内屈折率ｎ1 を１．５、原版フリンジスラント角変化τ0 を０、複製フリンジスラント角変化τ1 を０とし、Ｒの原版記録波長λ0R＝複製波長λ1Rを６４７．１ｎｍ、Ｇの原版記録波長λ0G＝複製波長λ1Gを５３２ｎｍ、Ｂの原版記録波長λ0B＝複製波長λ1Bを４５７．９ｎｍとし、Ｒ，Ｇ，Ｂ共通の複製照明光入射角Ｉ1 を２０°に設定しようとするとき、原版感材収縮率ν0R、ν0G、ν0Bがそれぞれ０．９８７、０．９８５、０．９８３の場合は、式（７）から、原版記録参照光入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bはそれぞれ３０．２３°、３１．３１°、３２．３２°となり、小数点以下を四捨五入すると、それぞれ３０°、３１°、３２°となる。そして、このような入射角Ｉ0R＝３０°、Ｉ0G＝３１°、Ｉ0B＝３２°で記録した原版１３から、Ｒ，Ｇ，Ｂ共通の複製照明光入射角Ｉ1 ＝２０°で複製した三色イメージホログラムの視域を計算すると、図６のようになる。この場合の白色再生照明光に入射角は３５°である。図６において、円周上の軸は角度を示しており、半径方向は明るさを示している。Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の特性は略一致しており、視域が一致し色ずれが起きていない。図７は、原版記録時の原版記録参照光入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bを全て３０°にした場合の同様の図である。この場合は、３色の視域がずれていることが分かり、図６と図７の比較から、本発明の有効性が明らかである。
【００３５】
以上の結果から、原版を構成する各色用のホログラム感材の収縮率が分かれば、各色で視域のずれがなく、色ずれが起きず、明るい複製カラーホログラムを得ることができることが分かる。
【００３６】
ところで、以上は、原版１３の各ホログラム感材１１R ，１１G ，１１B の収縮率が異なるのを、原版１３記録時の原版記録参照光入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bを色毎に変えることによって、複製されたホログラムの各色で視域のずれをなくし、所望の視域を有するようにするものであったが、式（６）から明らかなように、Ｉ0 ，θ，φを共通に設定して、色毎に異なるν0R、ν0G、ν0Bに対応する複製照明光入射角Ｉ1R、Ｉ1G、Ｉ1Bを求めることもできる。
【００３７】
すなわち、図４のような原版１３作製時のＲ，Ｇ，Ｂ用の感材１１R ，１１G ，１１B への照明光１２R ，１２G ，１２B の入射角Ｉ0R，Ｉ0G，Ｉ0Bを各色共通のＩ0 に設定して原版１３を作製し、次いで、図８に示すように、原版１３の下方の記録時に物体１０が配置されていた位置に、Ｒ，Ｇ，Ｂの全波長領域に感光する別の体積ホログラム感材１４を原版１３と平行に配置し、Ｒ波長帯域中の波長λ1Rの複製照明光１６R は入射角Ｉ1Rで、Ｇ波長帯域中の波長λ1Gの複製照明光１６G は入射角Ｉ1Gで、Ｂ波長帯域中の波長λ1Bの複製照明光１６B は入射角Ｉ1Bで、原版１３の下方から同時に入射させると、物体１０の像１０’が体積ホログラム感材１４面近傍に再生され、原版１３が体積ホログラム感材１４に複製される。このように体積ホログラム感材１４中に複製記録されるホログラムはリップマン型の三色イメージホログラム（イメージプレーンホログラム）である。この複製により体積ホログラム感材１４中に記録されたホログラムは、Ｒ，Ｇ，Ｂ何れの色に対しても同じθ，φを持ち、視域の色によるずれは発生しない。
【００３８】
この場合の具体例を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂに対して何れも、想定照明角θを３５°、想定観察中心角φを−５°、感材外屈折率ｎ0 を１、感材内屈折率ｎ1 を１．５、原版フリンジスラント角変化τ0 を０、複製フリンジスラント角変化τ1 を０とし、Ｒの原版記録波長λ0R＝複製波長λ1Rを６４７．１ｎｍ、Ｇの原版記録波長λ0G＝複製波長λ1Gを５３２ｎｍ、Ｂの原版記録波長λ0B＝複製波長λ1Bを４５７．９ｎｍとし、Ｒ，Ｇ，Ｂ共通の原版記録参照光入射角Ｉ0 を３１°に設定しようとするとき、原版感材収縮率ν0R、ν0G、ν0Bがそれぞれ０．９８７、０．９８５、０．９８３の場合は、式（６）から、複製照明光入射角Ｉ1R、Ｉ1G、Ｉ1Bはそれぞれ２１．７９°、１９．８７°、１８．８８°となり、小数点以下を四捨五入すると、それぞれ２２°、２０°、１９°となる。そして、このように共通の原版記録参照光入射角Ｉ0 ＝３１°で記録した原版１３から、Ｒ，Ｇ，Ｂで異なる複製照明光入射角Ｉ1R＝２２°、Ｉ1G＝２０°、Ｉ1B＝１９°で原版１３から複製した三色イメージホログラムの視域を計算すると、図９のようになる。この場合の白色再生照明光に入射角は３５°である。図９からＲ，Ｇ，Ｂ３色の特性は略一致しており、視域が一致し色ずれが起きていない。図９と図７の比較から、この場合の有効性も明らかである。
【００３９】
以上、本発明のホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法とその際に用いられるカラーホログラム原版の作製方法を原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のホログラム複製法によるカラーホログラムの作製方法とその際に用いられるカラーホログラム原版の作製方法によると、ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率の違いを補償するように、ホログラム原版の各ホログラム感材層に体積ホログラムを記録するときの各色の参照光の入射角を色毎に変えて記録するか、あるいは、ホログラム原版から１層のホログラム感材層にホログラム複製法によりカラーホログラムを複製する際の、ホログラム原版に入射する各色の再生照明光の入射角を色毎に変えて複製するので、ホログラム原版の各色用のホログラム感材層の収縮率が異なる場合であっても、そのホログラム原版から複製されたカラーホログラムは、各色で視域のずれがなく、色ずれが起きず、明るいカラー像が観察可能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】体積ホログラム原版の記録方法を説明するための図である。
【図２】体積ホログラム原版からのホログラム複製方法を説明するための図である。
【図３】複製された体積ホログラムの想定照明角と想定観察中心角を説明するための図である。
【図４】本発明の１実施例に基づいて多色記録リップマンホログラム原版を作製する方法を説明するための図である。
【図５】図４によるホログラム原版から三色イメージホログラムを複製する方法を説明するための図である。
【図６】本発明の１具体例により得られる三色イメージホログラムの視域を示すための図である。
【図７】比較例により得られる三色イメージホログラムの視域を示すための図である。
【図８】本発明の別の実施例に基づいてホログラム原版から三色イメージホログラムを複製する方法を説明するための図である。
【図９】本発明の別の具体例により得られる三色イメージホログラムの視域を示すための図である。
【符号の説明】
Ｏ…物体
１…体積ホログラム感材
１’…原版
２…照明光（参照光）
３…散乱光
４…体積ホログラム感材
４’…体積ホログラム
５…照明光
６…回折光
７…照明光
８…フリンジ
１０…物体
１０’…物体の像
１０R …Ｒ（赤色）光散乱部
１０G …Ｇ（緑色）光散乱部
１０B …Ｂ（青色）光散乱部
１１R …Ｒ体積ホログラム感材
１１G …Ｇ体積ホログラム感材
１１B …Ｂ体積ホログラム感材
１２R …Ｒ波長帯域中の照明光
１２G …Ｇ波長帯域中の照明光
１２B …Ｂ波長帯域中の照明光
１３…ホログラム原版
１４…別の体積ホログラム感材
１５RGB …複製照明光
１６R …Ｒ波長帯域中の複製照明光
１６G …Ｇ波長帯域中の複製照明光
１６B …Ｂ波長帯域中の複製照明光
【図１】
0004557274.tif 000004
【図２】
0004557274.tif 000005
【図３】
0004557274.tif 000006
【図４】
0004557274.tif 000007
【図５】
0004557274.tif 000008
【図６】
0004557274.tif 000009
【図７】
0004557274.tif 000010
【図８】
0004557274.tif 000011
【図９】
0004557274.tif 000012