(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積ホログラムに拡散光を物体光として入射させ、その物体光同士の干渉縞あるいは、その物体光と同じ側から入射させた参照光との干渉縞が記録されてなる透過型ホログラム光学散乱素子において、
回折効率のピーク波長が青色領域と赤色領域の２つにあることを特徴とする透過型ホログラム光学散乱素子。
【請求項２】
前記ピーク波長に対応する２つの波長で二重記録されてなることを特徴とする請求項１記載の透過型ホログラム光学散乱素子。
【請求項３】
前記ピーク波長に対応する２つの波長それぞれで記録された２つのホログラムが積層されてなることを特徴とする請求項１記載の透過型ホログラム光学散乱素子。
【請求項４】
投影スクリーンとして用いることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の透過型ホログラム光学散乱素子。
【請求項５】
白色散乱板として用いることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の透過型ホログラム光学散乱素子。
【請求項６】
体積ホログラムに拡散光を物体光として入射させ、その物体光同士の干渉縞あるいは、その物体光と同じ側から入射させた参照光との干渉縞が記録されてなり、回折効率のピーク波長が青色領域と赤色領域の２つにある透過型ホログラム光学散乱素子の裏面に反射層が配置されていることを特徴とする反射型ホログラム光学散乱素子。
【請求項７】
前記透過型ホログラム光学散乱素子が前記ピーク波長に対応する２つの波長で二重記録されてなることを特徴とする請求項６記載の反射型ホログラム光学散乱素子。
【請求項８】
前記透過型ホログラム光学散乱素子が前記ピーク波長に対応する２つの波長それぞれで記録された２つのホログラムが積層されてなることを特徴とする請求項６記載の反射型ホログラム光学散乱素子。
【請求項９】
反射型投影スクリーンとして用いることを特徴とする請求項６から８の何れか１項記載の反射型ホログラム光学散乱素子。
【請求項１０】
白色散乱反射板として用いることを特徴とする請求項６から８の何れか１項記載の反射型ホログラム光学散乱素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子に関し、特に、投影スクリーン、白色拡散板、白色拡散反射板等に適したホログラム光学散乱素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透過型体積ホログラムとその背面に配置した反射層からなる液晶表示装置用の拡散反射板は、特開平９−２２２５１２号等において公知である。また、透過型体積ホログラムからなる投影スクリーン、拡散板も特開平１１−２９５５０７号等において知られている。
【０００３】
これらの透過型体積ホログラムは、すりガラス、乳白色板等の拡散板を透過物体とし、フォトポリマー等の体積ホログラム感光材料にその透過物体からの拡散光を物体光とし、同じ側から参照光を同時に入射させて干渉記録した透過型ホログラムである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の透過型体積ホログラムは回折の波長依存性が少ないが、ピーク波長が存在し、そのピーク波長を中心にして回折効率が減少してしまい、これを投影スクリーン、拡散板等に用いると色再現性が必ずしも良くない。
【０００５】
従来は、このような光学散乱素子として用いられる透過型体積ホログラムとしては、例えばＧ（緑色）の１波長でこのような散乱性の透過型体積ホログラムを記録するか、あるいは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３波長で記録するかの方法がとられていたが、前者の場合は上記のようなピーク波長を中心にして回折効率が減少してしまい色再現性が良くないという問題がある。また、３波長で記録する場合は、後記の例で示すように、異なる色の干渉縞により再回折が起き、回折効率が低下する問題がある。
【０００６】
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、透過型体積ホログラムからなる光学散乱素子の記録波長を２つにすることにより、色再現性を良くし回折効率が低下するのを防止した透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子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透過型ホログラム光学散乱素子は、体積ホログラムに拡散光を物体光として入射させ、その物体光同士の干渉縞あるいは、その物体光と同じ側から入射させた参照光との干渉縞が記録されてなる透過型ホログラム光学散乱素子において、
回折効率のピーク波長が２つあることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合に、回折効率のピーク波長が青色領域と赤色領域に存在することが望ましい。
【０００９】
また、この透過型ホログラム光学散乱素子は、ピーク波長に対応する２つの波長で二重記録されてなるか、その２つの波長それぞれで記録された２つのホログラムが積層されてなることが望ましい。
【００１０】
このような透過型ホログラム光学散乱素子は、例えば、投影スクリーン、白色散乱板として用いることができる。
【００１１】
本発明の反射型ホログラム光学散乱素子は、体積ホログラムに拡散光を物体光として入射させ、その物体光同士の干渉縞あるいは、その物体光と同じ側から入射させた参照光との干渉縞が記録されてなり、回折効率のピーク波長が２つある透過型ホログラム光学散乱素子の裏面に反射層が配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この場合に、透過型ホログラム光学散乱素子の回折効率のピーク波長が青色領域と赤色領域に存在することが望ましい。
【００１３】
また、その透過型ホログラム光学散乱素子が、ピーク波長に対応する２つの波長で二重記録されてなるか、その２つの波長それぞれで記録された２つのホログラムが積層されてなることが望ましい。
【００１４】
このような反射型ホログラム光学散乱素子は、例えば、反射型投影スクリーン、白色散乱反射板として用いることができる。
【００１５】
本発明においては、回折効率のピーク波長が２つあるので、可視域全域にわたって回折効率が高く波長依存性が小さい透過型ホログラム光学散乱素子が得られ、明るく色再現性の良い投影スクリーンや白色拡散板、白色拡散反射板等として使用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子を実施例の説明に基づいて説明する。
【００１７】
まず、１波長記録と３波長記録の散乱性の透過型体積ホログラムの回折効率の波長依存性を具体例に基づいて説明する。図４は、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ６μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０４で記録した透過型拡散板の回折効率の波長依存性を示す図であり、記録波長は５５３ｎｍ、参照光入射角４０°で記録している。この図４から明らかなように、回折効率は、波長４００ｎｍから７００ｎｍにわたって波長依存性が比較的小さく、ピーク波長での回折効率は極めて高い。しかしながら、Ｇ領域のピーク波長を中心として両側に回折効率が減少して行き、Ｇに比較してＲとＢの回折効率が低い。そのため、色再現性は必ずしも良くない。
【００１８】
図５は、記録波長は４５７．９ｎｍ、参照光入射角４０°で、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ１０．５μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０２１で記録したＢ用透過型拡散層と、記録波長は５５３ｎｍ、参照光入射角４０°で、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ９μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０３で記録したＧ用透過型拡散層と、記録波長は６４７ｎｍ、参照光入射角４０°で、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ８μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０３７で記録したＲ用透過型拡散層とを重ね合わせた透過型拡散板の回折効率の波長依存性を示す図である。この図５から明らかなように、３層総合の回折効率は、波長４００ｎｍから７００ｎｍにわたって波長依存性は比較的小さいが、回折効率は余り高くない。その理由は、１層で回折された拡散光が別の層で再度回折されるため、総合の回折効率が低くなるからであり、１層に多重記録する場合にも同様の現象が起き、同様に回折効率が余り高くない。
【００１９】
これに対して、図３は、２波長記録の散乱性の透過型体積ホログラムの回折効率の波長依存性の１例を示す図であり、図５の３波長の中、Ｇ用透過型拡散層を省いた構成に相当する。すなわち、記録波長は４５７．９ｎｍ、参照光入射角４０°で、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ１０．５μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０２１で記録したＢ用透過型拡散層と、記録波長は６４７ｎｍ、参照光入射角４０°で、屈折率ｎ＝１．５２で厚さ８μｍのフォトポリマーに屈折率変調Δｎ＝０．０３７で記録したＲ用透過型拡散層とを重ね合わせた透過型拡散板の場合であり、この図３から明らかなように、２層総合の回折効率は、波長４００ｎｍから７００ｎｍにわたって波長依存性は比較的小さく、回折効率のピークはＢ領域とＲ領域の２波長にあり、その間のＧ領域においても、図５の３波長記録の場合より高くなっている。その理由は、Ｂ用透過型拡散層とＲ用透過型拡散層との回折効率の高い波長領域が相互に重ならないので、再回折がほとんど起こらないからである。１層に二重記録する場合にも同様である。なお、Ｇ領域の相対的な回折効率はＢ領域、Ｒ領域より低いが、人間の眼の比視感度のピークがＧ領域に存在することを考えると、人間が感じる色の再現性を良くする上ではこれは望ましいことである。
【００２０】
このように、回折効率のピーク波長が２つあることにより、可視域全域にわたって回折効率が高く波長依存性が小さい透過型ホログラム光学散乱素子が得られ、明るく色再現性の良い投影スクリーンや白色拡散板として使用できる。
【００２１】
図１（ａ）に、このような透過型ホログラム光学散乱素子１の拡散特性を模式的に示す。上記のような回折効率のピーク波長が２つある透過型ホログラム光学散乱素子１に前面側から所定の入射角で投影光あるいは照明光の白色光３が入射すると、裏面側に拡散角θで略白色の拡散光４が回折される。
【００２２】
図１（ｂ）は、上記のような特性の透過型ホログラム光学散乱素子１の裏面側に反射層２を一体に配置した本発明による反射型ホログラム光学散乱素子の拡散特性を模式的に示す図であり、上記のような透過型ホログラム光学散乱素子１に前面側から所定の入射角で投影光あるいは照明光の白色光３が入射すると、図１（ａ）のように、裏面側に拡散角θで略白色の拡散光４が回折されるが、その拡散光４は反射層２で前面側に反射され、前面側に拡散角θで略白色の拡散光４が出ることになる。
【００２３】
さて、このような特性の透過型ホログラム光学散乱素子１を作製するには、特開平９−２２２５１２号や特開平１１−２９５５０７号等においてよく知られている配置で撮影すればよい。図２（ａ）、（ｂ）に代表的な撮影配置を示す。図２（ａ）の場合は、フォトポリマー等の体積ホログラム感光材料１０を用意し、そのホログラム感光材料１０に面してすりガラス、乳白色板等の拡散板５を配置し、その拡散板５を例えばＢ領域の波長とＲ領域の波長との２波長からなる照明光６で照明するか、照明光６の波長をＢ領域とＲ領域で切り換え、それに伴ってホログラム感光材料１０を交換しながら、拡散板５を透過して拡散光７となった光を物体光とし、同じ側から所定の入射角で物体光７と可干渉な参照光８を同時に入射させてホログラム感光材料１０中で干渉させて二重記録するか、交換した別々の層に記録し、２つの層を積層することにより、図１の透過型ホログラム光学散乱素子１が得られる。
【００２４】
図２（ｂ）の場合は、フォトポリマー等の体積ホログラム感光材料１０を用意し、そのホログラム感光材料１０に面してすりガラス、乳白色板等の拡散板５を配置し、その拡散板５を例えばＢ領域の波長とＲ領域の波長との２波長からなる照明光６で照明するか、照明光６の波長をＢ領域とＲ領域で切り換え、それに伴ってホログラム感光材料１０を交換しながら、拡散板５を透過して拡散光となった光７をホログラム感光材料１０に入射させ、拡散光７同士をホログラム感光材料１０中で干渉させて二重記録するか、交換した別々の層に記録し、２つの層を積層することにより、図１の透過型ホログラム光学散乱素子１が得られる。
【００２５】
以上、本発明の透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子を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。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の透過型ホログラム光学散乱素子及びそれを用いた反射型ホログラム光学散乱素子によると、回折効率のピーク波長が２つあるので、可視域全域にわたって回折効率が高く波長依存性が小さい透過型ホログラム光学散乱素子が得られ、明るく色再現性の良い投影スクリーンや白色拡散板、白色拡散反射板等として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による透過型ホログラム光学散乱素子と反射型ホログラム光学散乱素子の拡散特性を模式的に示す図である。
【図２】本発明による透過型ホログラム光学散乱素子の代表的な撮影配置を示す図である。
【図３】本発明による２波長記録の散乱性透過型体積ホログラムの回折効率の波長依存性の１例を示す図である。
【図４】従来の１波長記録の散乱性透過型体積ホログラムの回折効率の波長依存性の例を示す図である。
【図５】従来の３波長記録の散乱性透過型体積ホログラムの回折効率の波長依存性の例を示す図である。
【符号の説明】
１…透過型ホログラム光学散乱素子
２…反射層
３…白色光
４…拡散光
５…拡散板
６…照明光
７…拡散光
８…参照光
１０…体積ホログラム感光材料
【図１】
0004521744.tif 000002
【図２】
0004521744.tif 000003
【図３】
0004521744.tif 000004
【図４】
0004521744.tif 000005
【図５】
0004521744.tif 000006