(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムの撮影方法において、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれることにより、白色の再現性が悪くなることを防ぐために、３波長同時に露光してホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの赤領域、緑領域、青領域の回折効率のピーク値が１：１：１になる露光強度バランスから３つの波長の光源の光量バランスをずらすことにより、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内におさめるようにすることを特徴とするカラーホログラム撮影方法。
【請求項２】
３波長同時に露光してホログラムを搬影する際に、作製されたホログラムの回折中心波長を長波長にシフトさせる層構成を付加することを考慮して、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が１：１：１になる露光強度バランスから３つの波長の光源の光量バランスをずらすようにすることを特徴とする請求項１記載のカラーホログラム撮影方法。
【請求項３】
カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムにおいて、回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれており、赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピーク値が１：１：１からずれており、かつ、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙが色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内にあることを特徴とするカラーホログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーホログラム撮影方法及びカラーホログラムに関し、特に、白色再現性良くカラーホログラムを撮影又は複製する方法と得られたカラーホログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）からなるフルカラーホログラムは、例えば図１に示すような光学系により撮影される。この例は、フルカラーリップマンホログラム（反射型ホログラム）を撮影する例であり、フォトポリマー等の感光材料２０を用い、光源として、Ｒレーザー１（例えばＫｒレーザー（６４７ｎｍ））と、Ｇレーザー２（例えばＡｒレーザー励起色素レーザー（５５３ｎｍ））と、Ｂレーザー３（例えばＡｒレーザー（４５８ｎｍ））を用い、これらからのレーザー光を１つの光路に合成するために、全反射ミラー４及びダイクロイックミラー５、６を用いる。図示の配置の場合、ダイクロイックミラー５は裏面に無反射コートを施した赤色狭帯域ミラーであり、ダイクロイックミラー６は裏面に無反射コートを施した波長５００ｎｍ以上の光のみを選択的に反射するミラーであるが、レーザー１〜３の配置は図示のものに限定されず変更可能であり、その場合、全反射ミラー４、ダイクロイックミラー５、６の配置及び反射帯域は変更する必要がある。
【０００３】
全反射ミラー４とダイクロイックミラー５、６を介して合成されたＲＧＢ３つの色のレーザー１〜３からの光は、ハーフミラー７で２つの光束に分割され、一方の光はミラー８、レンズ９を経てピンホール１０に集光され、ピンホール１０から出射した発散光は感光材料２０の一方の側から斜めに入射される。また、分割された他方の光は、ミラー１１、１２、レンズ１３を経てピンホール１４に集光され、ピンホール１４から出射した発散光は感光材料２０の他方の側から入射され、両方の発散光束は感光材料２０中で干渉し、その中に例えばピンホール１４から出射した発散光で照明された物体のホログラムが記録される。
【０００４】
また、ＲＧＢ３原色からなるフルカラーホログラム原版から同様のホログラムを複製するには、例えば図２に示すような光学系により行われる。この例は、フルカラーリップマンホログラム（反射型ホログラム）を複製する例であり、複製用照明光源として、図１と同様に、Ｒレーザー１、Ｇレーザー２、Ｂレーザー３が用いられ、これらからのレーザー光は全反射ミラー４及びダイクロイックミラー５、６により１つの光路に合成される。合成されたＲＧＢ３つの色のレーザー１〜３からの光は、レンズ９を経てピンホール１０に集光され、ピンホール１０から出射した発散光は、ホログラム原版２１に屈折率整合液を介して密着された感光材料２０に入射され、この入射光とホログラム原版２１からの回折光とが密着された感光材料２０中で干渉することによりホログラム原版２１と同じ特性のカラーホログラムが複製される。
【０００５】
図１、図２の場合に、撮影あるいは複製されたホログラムの回折効率は、白色を再生する場合に、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの回折効率は何れも５０％となり、回折ピークの半値幅は何れも約１５ｎｍとなる。なお、回折の中心波長は、感光材料２０の収縮等のため、約２０ｎｍ程度短波長シフトし、Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ６２７ｎｍ、５３３ｎｍ、４３８ｎｍとなる。そして、この白色再生ホログラムから再生される像のｘｙ色度図上の位置は、図４に示すようになる。この図のように、白色像を表すｘ座標、ｙ座標の値が０．３近傍であり、白色はクリアな白色に見える。
【０００６】
【発明が解決しよとする課題】
ところで、図１、図２の撮影あるいは複製に用いたＧレーザー２はＡｒレーザー励起色素レーザー（５５３ｎｍ）であるが、この色素レーザーは出力の安定性に劣るため、Ｇレーザー２をＬＤレーザー（５３２ｎｍ）に変更し、同時に、Ｂレーザー３をＡｒレーザー（４７７ｎｍ）に変更し、図１、図２の配置で白色再生ホログラムを撮影、複製した。そのホログラムの回折効率は、白色を再生する場合に、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの回折効率を何れも５０％となるようにした。回折ピークの半値幅は何れも約１５ｎｍとなる。また、回折の中心波長は、感光材料２０の収縮等のため、約２０ｎｍ程度シフトし、Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ６２７ｎｍ、５１２ｎｍ、４５７ｎｍとなる。この白色再生ホログラムから再生される像のｘｙ色度図上の位置は、図６に示すようになる。この場合は、白色像を表すｘ座標値は約０．２５、ｙ座標値は約０．２となり、本来白色に見えるべきものが青味がかった白色にしか見えない。
【０００７】
すなわち、カラーを表現するためのＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに回折効率のピークを持つホログラム撮影、複製において、撮影、複製に使用する撮影波長、感光材料の収縮、その他の処理条件（カラーチューニングフィルム、粘着剤等の接触等）による回折波長のシフト等により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長がＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれることにより、白色の再現性が悪くなる。
【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、カラーホログラムのＲ、Ｇ、Ｂの回折効率のピーク波長がそれぞれの中心波長からずれることにより白色の再現性が悪くなるのを防止する撮影方法を提供することである。
【０００９】
【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カラーホログラム撮影方法は、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムの撮影方法において、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれることにより、白色の再現性が悪くなることを防ぐために、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか１つ以上を制御することにより、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内におさめるようにすることを特徴とする方法である。
【００１０】
この場合に、３波長同時に露光してホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が１：１：１になる露光強度バランスから３つの波長の光源の光量バランスをずらすようにすることができる。
【００１１】
また、３波長同時に露光してホログラムを撮影した複製品について、感光材料、粘着剤層等によるＲＧＢ各色が短波長にシフトする現象を考慮して、本出願人による特願平１０−９７３４５号「体積ホログラム積層体、および体積ホログラム積層体作製用ラベル」に記載の粘着剤等をホログラム感光材料層に積層し、中心波長を長波長方向にシフトさせ、より色味の良いホログラムを作製できる。この際、シフト後のホログラムの中心波長、色味を考慮して、回折効率のヒーク値が１：１：１になる露光強度バランスから３つの波長の光量バランスをずらすようにすることができる。
【００１２】
また、３つの波長のレーザー光を用いてホログラムを撮影する際に、作製されたホログラムの回折効率のピーク値が１：１：１になる露光強度バランスになるように、緑領域の波長のレーザーとして色素レーザーを用いることができる。
【００１３】
本発明のカラーホログラムは、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つホログラムにおいて、回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれており、赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの高さ又は半値幅が１：１：１からずれており、かつ、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙが色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内にあることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のカラーホログラムの評価方法は、カラーを表現するための赤領域、緑領域、青領域それぞれに回折効率のピークを持つカラーホログラムの評価方法において、サンプルホログラムに設計した入射角近傍で指向性の高い照明光を照射し、設計した回折角近傍において、色度測定器あるいは分光器でサンプルホログラムから回折された光の色度を求めるかあるいは分光分布を求めてそれから色度を求めることにより、前記サンプルホログラムからの回折光の色度座標値ｘ、ｙがｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする方法である。
【００１５】
本発明においては、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか１つ以上を制御することにより、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内におさめるようにするので、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれていても、再生像は色味の着かないクリアな白色に見え、白色の良好な色再現性が得られ、また、他の色の再現性も良好なものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原理を実施例に基づいて説明する。
【００１７】
体積型のカラーホログラムのＲ領域、Ｇ領域、Ｂ領域での回折効率のプロファイル（回折効率分布）をそれぞれηr 、ηg 、ηb とするとき、波長をλとして、ホログラム全体の回折効率分布ηall （λ）は、
ηall （λ）＝ηr ＋ηg ＋ηb −（ηr ηg ＋ηg ηb ＋ηb ηr ）・・・（１）
となる。照明光の分光分布をＰs （λ）とすると、ホログラムから回折された光の分光分布Ｐ（λ）は、
Ｐ（λ）＝Ｐs （λ）ηall （λ）                      ・・・（２）
となる。ＣＩＥ表示系における３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚは次のようになる。
【００１８】
Ｘ＝１００×∫Ｐ（λ）ｘ’（λ）ｄλ／∫Ｐs （λ）ｙ’（λ）ｄλ
Ｙ＝１００×∫Ｐ（λ）ｙ’（λ）ｄλ／∫Ｐs （λ）ｙ’（λ）ｄλ
Ｚ＝１００×∫Ｐ（λ）ｚ’（λ）ｄλ／∫Ｐs （λ）ｙ’（λ）ｄλ・・・（３）
ここで、ｘ’（λ）、ｙ’（λ）、ｚ’（λ）はスペクトル３刺激値である。
【００１９】
そして、ＣＩＥ表示系で表される色度座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）        ・・・（４）
で求まる。
【００２０】
ここで、従来技術の項で説明したように、図１及び図２の配置において、Ｒレーザー１としてＫｒレーザー（波長６４７ｎｍ）、Ｇレーザー２としてＬＤレーザー（波長５３２ｎｍ）、Ｂレーザー３としてＡｒレーザー（４７７ｎｍ）を用いて白色再生ホログラムを撮影、複製した場合に、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域それぞれの回折効率を何れも５０％となるようにした場合に、回折ピークの半値幅は何れも約１５ｎｍとなり、また、回折の中心波長は、用いた感光材料２０であるＤｕＰｏｎｔ社製ＨＲＦ８００Ｘ００１の収縮等のため、Ｒ、Ｇ、Ｂのピーク波長はそれぞれ６２７ｎｍ、５１２ｎｍ、４５７ｎｍとなった。この白色再生ホログラムをＣ光で照明して再生した場合の色度座標（ｘ，ｙ）を上記（４）式に従って求めると、ｘｙ色度図上の位置は、図６に示すようになった。この再生像は白色に見えるべきものが青味がかった白色にしか見えない。
【００２１】
そこで、本発明に基づき、Ｒ領域の回折効率を６０％、Ｇ領域の回折効率を６０％、Ｂ領域の回折効率を３０％になるように、Ｒレーザー１、Ｇレーザー２、Ｂレーザー３からの光量を調節して同様に撮影、複製したところ、その白色再生ホログラムから再生される像の色度座標（ｘ，ｙ）を上記（４）式に従って求めると、ｘｙ色度図上の位置は、図３に示すようなり、再生像は色味の着かないクリアな白色に見えた。そのときのｘ座標値、ｙ座標値は何れも略０．３であった。
【００２２】
この実施例のように、作製されるホログラムのＲ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の回折効率のピーク波長がそれぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれることにより、白色の再現性が悪くなる場合に、撮影、複製に使用するＲ、Ｇ、Ｂの記録光の光量を調節して作製されたホログラムの回折効率を１：１：１からずれるようにして、色度座標値ｘ、ｙがそのホログラムから色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３近傍になるようにすることができる。
【００２３】
この場合の（４）式から計算されるｘ、ｙの値の範囲としては、それぞれ１／３±０．０５の範囲であれば、再生される像は色味の着かないクリアな白色に見えるので、ｘ、ｙの値がそれぞれ１／３±０．０５の範囲内にあるように記録光の光量を調節して回折効率を調節するようにすればよい。
【００２４】
上記レーザーで作製したホログラムの中心波長は、記録波長から２０ｎｍ短波長にシフトしており、上記実施例に関してはシフトした波長での調整を考慮しているが、さらに色再現性を改善するために、シフトした波長を記録波長に戻す層構成を付与することができる。この際、ホログラムの片面又は両面に積層される粘着剤層中に光重合可能な化合物、可塑剤、界面活性剤の少なくとも一種、又は、粘着付与剤を含有させ、前記の光重合可能な化合物、可塑剤、界面活性剤の少なくとも一種、又は、粘着付与剤の層間での移動により、中心波長を制御することができる。この層構成にて２０ｎｍ長波長に戻して撮影波長と同じ中心波長にシフトさせただけでは白色の再現性が十分に改善されないので、上記と同様に、撮影、複製に使用するＲ、Ｇ、Ｂの記録光の光量を調整して作製されたホログラムの回折劾率を１：１：１からずれるようにして、色度座標値ｘ、ｙがそのホログラムから色味が着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３近傍になるようにすることができる。
【００２５】
なお、以上は、色度座標値ｘ、ｙをそれぞれ１／３±０．０５の範囲内にあるようにするのに、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の回折効率のピーク値を１：１：１からずれるようにする例であったが、その代わりに、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の回折効率のプロファイルの半値幅を相互に異なるようにしても、同様に色度座標値ｘ、ｙをそれぞれ１／３±０．０５の範囲内にすることが可能である。
【００２６】
なお、前記したように、Ｒレーザー１としてＫｒレーザー（６４７ｎｍ）、Ｇレーザー２としてＡｒレーザー励起色素レーザー（５５３ｎｍ）、Ｂレーザー３としてＡｒレーザー（４５８ｎｍ）を用いる場合には、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の回折効率のピーク値を１：１：１とし、回折ピークの半値幅も何れも同じくすると、白色像を表すｘ座標、ｙ座標の値は図４に示すように０．３近傍となり、色味の着かないクリアな白色となり、この場合には、Ｒ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の回折効率のピーク値を１：１：１からずらす必要なない。
【００２７】
さて、図１あるいは図２のようにして撮影あるいは複製して得たカラーホログラムの色度座標値ｘ、ｙが設計通りそれぞれ１／３±０．０５の範囲内にあるか否かを評価するには、例えば図５に示すような配置によって直接色度座標値ｘ、ｙを測定するか、分光器を用いてホログラムの回折効率分布ηall （λ）を求め、（２）〜（４）式に従って色度座標値ｘ、ｙを求めて、得られた色度座標値ｘ、ｙがそれぞれ１／３±０．０５の範囲内にあるか否かを判定するようにすればよい。以下、図５について説明する。
【００２８】
基台３１のＺ軸の周りで回転調節可能にサンプル台３２を取り付け、同時に同じＺ軸の周りで別に回転調節可能に光源台３３を取り付ける。そして、サンプル台３２に評価対象のホログラムＨをＸＺ方向に位置調節して取り付ける。また、基台３１には、サンプル台３２のホログラムＨの測定中心方向から入射する光を取り込む向きに色彩輝度計（例えば、ＴＯＰＣＯＮ色彩輝度計ＢＭ−７）３４を取り付ける。一方、光源台３３には照明光がホログラムＨの測定中心に入射するように、白色光源（例えば、キセノンランプあるいはハロゲンランプ）３５を取り付け、その前方にコリメートレンズ３６を配置する。
【００２９】
そして、コリメートレンズ３６で平行にされた光源３５から白色照明光３７がホログラムＨに設計した入射角θ（図中のｎはホログラムＨ面の法線）で入射し、そのホログラムＨからの回折光３８が設計した回折角φで色彩輝度計３４に入射するように、基台３１に対するサンプル台３２及び光源台３３の角度を調節固定して、ホログラムＨからの回折光３８の色度座標値ｘ、ｙを色彩輝度計３４で直接測定する。
【００３０】
ここで、例えば、ＴＯＰＣＯＮ色彩輝度計ＢＭ−７は、スペクトル３刺激値ｘ’（λ）、ｙ’（λ）、ｚ’（λ）に対応する３種類の透過率分光特性の色ガラスフィルターを装備してなるもので、その３種類の色ガラスフィルターを順次切り換えて前記の（３）式のＣＩＥ表示系における３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを直接求め、それから（４）式のＣＩＥ表示系の色度座標値ｘ、ｙを直接出力するものである。
【００３１】
したがって、図５の測定配置により、サンプルホログラムＨに指向性の高い白色照明光３７により設計した入射角θで照明したときに出てくる回折光３８の色度座標値ｘ、ｙが設計通りの１／３±０．０５の範囲内にあるか否かが、簡単に評価できる。
【００３２】
なお、図５の配置において、色彩輝度計３４の代わりに分光器を取り付け、回折光３８の分光分布Ｐ（λ）を求め、（３）式と（４）式に従って色度座標値ｘ、ｙを求めて評価するようにすることもできる。
【００３３】
なお、当然であるが、入射角θと回折角φは設計値近傍で調整しながら上記の測定をすることが望ましい。
【００３４】
以上、本発明のカラーホログラム撮影方法、カラーホログラム及びその評価方法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。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカラーホログラム撮影方法、カラーホログラム及びその評価方法によると、ホログラムの赤領域、緑領域、青領域それぞれの回折効率のピークの波長、高さ、又は半値幅の何れか１つ以上を制御することにより、白色像を示すＣＩＥ表示系で表される色度座標値ｘ、ｙを、色味の着かずクリアな白色に見える等エネルギー白色光に相当するｘ，ｙ＝１／３から±０．０５の範囲内におさめるようにするので、撮影に使用する撮影波長、感光材料の処理条件により、作製されたホログラムの回折効率のピーク波長が赤領域、緑領域、青領域それぞれの中心波長（６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍ）からずれていても、再生像は色味の着かないクリアな白色に見え、白色の良好な色再現性が得られ、また、他の色の再現性も良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能なフルカラーホログラムの撮影用光学系の構成を示す図である。
【図２】本発明が適用可能なフルカラーホログラムの複製用光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明の１実施例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すｘｙ色度図である。
【図４】本発明の別の実施例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すｘｙ色度図である。
【図５】本発明によるカラーホログラムの評価方法を実施するための測定配置の１例を示す図である。
【図６】比較例の白色再生ホログラムから再生される像の色度座標を示すｘｙ色度図である。
【符号の説明】
１…Ｒレーザー
２…Ｇレーザー
３…Ｂレーザー
４…全反射ミラー
５、６…ダイクロイックミラー
７…ハーフミラー
８、１１、１２…ミラー
９、１３…レンズ
１０、１４…ピンホール
２０…感光材料
２１…ホログラム原版
３１…基台
３２…サンプル台
３３…光源台
３４…色彩輝度計
３５…白色光源
３６…コリメートレンズ
３７…白色照明光
３８…回折光
Ｈ…サンプルホログラム
【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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