(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光性の要素ホログラムを多数配置したホログラムアレーと、ホログラムアレーの一面に接着剤を介して設けられた薄板ガラスと、ホログラムアレーの他面に設けられた基板ガラスとを備え、基板ガラスのホログラムアレー側の面に、金属マークを設け、この金属マークはクロム層と酸化クロム層を有する積層構造を有していることを特徴とするホログラム体の検査方法において、ホログラム体に基板ガラス側から光を入射して、ホログラムアレーおよび薄板ガラスを通る光を対物レンズおよびＣＣＤカメラに入射して、ホログラムアレーの各要素ホログラムの焦点位置を求める工程と、
ホログラム体に薄板ガラス側から光を入射してホログラムアレーおよび基板ガラスを通し、基板ガラスの金属マークから反射する光を対物レンズおよびＣＣＤカメラに入射して、基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置を求める工程と、
上記のように求めた各要素ホログラムの焦点位置と基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置とによって、各要素ホログラムの焦点距離を求める工程と、
を備えたことを特徴とするホログラム体の検査方法。
【請求項２】
金属マークは、クロム層と酸化クロム層とからなる２層構造となっていることを特徴とする請求項１記載のホログラム体の検査方法。
【請求項３】
金属マークは、酸化クロム層と、クロム層と、酸化クロム層とからなる３層構造となっていることを特徴とする請求項１記載のホログラム体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム体の検査方法に係り、とりわけホログラム体を構成する集光性の要素ホログラムの焦点距離が設計通りの精度に作製されているか否かを確実に検査することがきでるホログラム体の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置用のカラーフィルターとして、従来の波長吸収型のものと比較して、バックライトの各波長成分を無駄なく吸収なく各液晶セルへ入射でき、バックライトの利用効率を大幅に向上させるものとして、ホログラム体が知られている。その構成は、偏心したフレネルゾーンプレート状の微小ホログラムアレーを有するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ホログラム体のホログラムアレーは、集光性の多数の要素ホログラムからなっているが、この要素ホログラムの焦点距離が設計通りになっているか否か検査する必要がある。しかしながら、従来より、要素ホログラムの焦点距離を容易に検査することができるホログラム体は、未だ開発されていない。
【０００４】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、要素ホログラムの焦点距離を精度良く検査することができるホログラム体の検査方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集光性の要素ホログラムを多数配置したホログラムアレーと、ホログラムアレーの一面に接着剤を介して設けられた薄板ガラスと、ホログラムアレーの他面に設けられた基板ガラスとを備え、基板ガラスのホログラムアレー側の面に、金属マークを設け、この金属マークはクロム層と酸化クロム層を有する積層構造を有していることを特徴とするホログラム体の検査方法において、ホログラム体に基板ガラス側から光を入射して、ホログラムアレーおよび薄板ガラスを通る光を対物レンズおよびＣＣＤカメラに入射して、ホログラムアレーの各要素ホログラムの焦点位置を求める工程と、ホログラム体に薄板ガラス側から光を入射してホログラムアレーおよび基板ガラスを通し、基板ガラスの金属マークから反射する光を対物レンズおよびＣＣＤカメラに入射して、基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置を求める工程と、上記のように求めた各要素ホログラムの焦点位置と基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置とによって、各要素ホログラムの焦点距離を求める工程と、を備えたことを特徴とするホログラム体の検査方法である。
【０００６】
本発明によれば、基板ガラスのホログラムアレー側の面に金属マークを設け、この金属マークをクロム層と酸化クロム層とからなる積層体により構成したので、基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置を精度良く求めることができる。また製品化されたホログラム体に光を入射してもこの入射光が金属マークに反射して外乱となることはない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
図１乃至図３は、本発明によるホログラム体の一実施の形態を示す図である。
【０００９】
図１（ａ）（ｂ）に示すようにホログラム体１は、集光性の要素ホログラム５ａを有するホログラムアレー５と、ホログラムアレー５の一面に接着剤２を介して設けられた薄板ガラス７と、ホログラムアレー５の他面に設けられた基板ガラス４とを備えている。
【００１０】
この場合、ホログラムアレー５の接着剤２側の表面に保護層３５を設けてもよい。
【００１１】
このような構成からなるホログラム体１の薄板ガラス７側に、液体表示装置６が取付けられる。
【００１２】
以下、ホログラム体１および液体表示装置６について更に詳述する。
【００１３】
図１において、液体表示装置６は規則的に液晶セル６ａ（画素）に区切られており、液晶表示装置６のバックライト３入射側に薄板ガラス７及び接着剤２を介してホログラムアレー５が離間して配置される。液晶表示装置６の薄板ガラス７側表面には、各液晶セル６ａの間に設けられたブラック・マトリックス３４が配置され、また、図示しない偏光板が液晶表示装置６の両側に配置される。なお、ブラック・マトリックス３４の間には、従来のカラー液晶表示装置と同様に、Ｒ、G、Ｂの分色画素に対応した色の光を通過する吸収型のカラーフィルターを付加的に配置するようにしてもよい。また、基板ガラス４のホログラムアレー５側の面に、金属マーク４ａが設けられている（図１（ａ）（ｂ））。金属マーク４ａは一対の酸化クロム層Ａ、Ａと、これら一対の酸化クロム層Ａ、Ａ間に設置されたクロム層Ｂとからなる３層構造を有している。しかしながら、金属マーク４ａを酸化クロムＡと、クロム層Ｂとからなる２層構造で構成してもよい。
【００１４】
このような金属マーク４ａは、次のようにして作製される。すなわち予め表面に酸化クロム層Ａとクロム層Ｂの積層体が蒸着により形成された金属蒸着ガラス板（図示せず）を準備し、この金属蒸着ガラス板を基板ガラス４上に積層体が基板ガラス４に向くようにして設置する。次に、基板ガラス４と反対側からレーザ入射を行って金属蒸着ガラス板上の積層体を基板ガラス４上に転写する。このようにして基板ガラス４上に金属マーク４ａを設けることができる。
【００１５】
金属マーク４ａの酸化クロム層Ａは、反射性が比較的低いため、製品となったホログラム体１に光を入射する際に外乱となることはなく、後述のように基板ガラス４上にホログラムアレー５を形成する際の露光時に露光作業に支障をきたすこともない。
【００１６】
ところでホログラムアレー５の要素ホログラム（微小ホログラム）５ａは、Ｒ、Ｇ、Ｂの分色画素の繰り返し周期、すなわち、液晶表示装置６の隣接する３つの液晶セル６ａの組各々に対応して、その繰り返しピッチと同じピッチでアレー状に配置されている。微小ホログラム（要素ホログラム）５ａは液晶表示装置６の隣接する３つの液晶セル６ａ各組に整列して各々１個ずつ配置されている。各微小ホログラム５ａは、ホログラムアレー５の法線に対して角度θをなして入射するバックライト３の中の緑色の成分の光を、その微小ホログラム５ａに対応する３つの分色画素Ｒ、Ｇ、Ｂの中心の液晶セルＧ上に集光するようにフレネルゾーンプレート状に形成されている。微小ホログラム５ａは、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ない、レリーフ型、位相型、振幅型などの透過型ホログラムからなる。ここで、回折効率の波長依存性がないかもしくは少ないとは、リップマンホログラムのように、特定の波長だけを回折し、他の波長は回折しないタイプのものではなく、１つの回折格子でいずれの波長も回折するものを意味し、この回折効率の波長依存性が少ない回折格子は、波長に応じて異なる回折角で回折する。
【００１７】
図１において、ホログラムアレー５の液晶表示装置６と反対側の面から、その法線に対して角度θをなして入射する白色のバックライト３を入射させると、波長に依存して微小ホログラム５ａによる回折角が異なる。また各波長に対する集光位置は、ホログラムアレー５面に平行な方向に分散される。その中の、赤の波長成分は赤を表示する液晶セルＲの位置に、緑の成分は緑を表示する液晶セルＧの位置に、青の成分は青を表示する液晶セルＢの位置にそれぞれ回折集光するように、ホログラムアレー５を構成配置する。このことにより、それぞれの色成分はブラック・マトリックス３４でほとんど減衰されずに各液晶セル６ａを通過し、対応する位置の液晶セル６ａの状態に応じた色表示を行うことができる。
【００１８】
このように、ホログラムアレー５をホログラム体１として用いることにより、従来のカラーフィルタ用バックライトの各波長成分を吸収することなく各液晶セル６ａへ入射させることができるため、その利用効率を大幅に向上させることができる。
【００１９】
このようなホログラム体１のホログラムアレー５は、計算機ホログラムレンズアレーを作製し、それを複製することによって製作している。すなわち、微小ホログラム５ａのホログラム干渉縞を計算機によって計算し、例えばクロムを成膜したガラス基板上に塗布した電子線レジストへ電子ビームによってその干渉縞を描画し、現像して、レリーフ型の計算機ホログラム（ＣＧＨ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）アレーのクロムパターンをまず作製する。次に、このクロムパターンをマスクとしてガラス基板をイオンエッチングしてＣＧＨアレー原版を作製する。次いで、このようにして作製したＣＧＨアレーのレリーフ面上にホログラム感材を密着させるか若干ギャップをおいて重ね合わせる。その後ＣＧＨアレー側から図３のバックライト３に相当する角度θでレーザ光を入射させ、ＣＧＨアレーの各ＣＧＨによって生じる収束回折光と直進透過光とをホログラム感材中で干渉させて、ＣＧＨアレーを複製する。この複製されたホログラムが図３に示すホログラムアレー５として用いられる。さらに、この複製されたホログラムを原版として再度複製したものをホログラムアレー５として用いてもよい。
【００２０】
ところで、図３に示すようなホログラムアレー５は、液晶表示装置６に組み込む前に、ホログラム体１全体として各微小ホログラム５ａの焦点距離が設計通りの精度に作製されているか否かを検査する必要がある。
【００２１】
以下、ホログラム体の検査装置を図２および図３により説明する。
【００２２】
図２および図３において、ホログラム体の検査装置１０は、検査すべきホログラムアレー５を含むホログラム体１全体を載置するステージ１１と、検査光源である照明手段１２と、照明手段１２からの平行光１５が透過するバンドパスフィルタ１４と、ステージ１１上に載置されたホログラム体１に平行光１５を照射することによりホログラムアレー５から回折された光を結像する対物レンズ１６と、対物レンズ１６により結像されたホログラムアレー５の各要素ホログラム５ａの結像面を撮像するＣＣＤカメラ１７とを備えている。この場合、照明手段１２としては、レーザーまたは白色光源が考えられるが、照明手段１２としてレーザーを用いた場合はバンドパスフィルタ１４は必ずしも設けなくてもよい。
【００２３】
このうち対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７は移動台１９上に載置され、撮像手段を構成している。この場合、移動台１９はホログラム体１に対して離接可能となっており、これにより対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７もホログラム体１に対して離接する。
【００２４】
すなわち、移動体１９はステッピングモータ２０により駆動され、移動体１９にはリニアスケール１９ａが設けられている。リニアスケール１９ａからの信号はアダプタ２２ａを介して移動体コントローラ２２へ送られ、この移動体コントローラ２２によりステッピングモータ２０が制御される。
【００２５】
またＣＣＤカメラ１７は、各要素ホログラム５ａの結像からなる輝度分布画像を撮像するようになっており、ＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像は画像処理装置２３に送られる。画像処理装置２３は移動体コントローラ２２からの位置情報とＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像を合成し、この合成情報をコンピュータ（算出手段）２４へ送る。
【００２６】
コンピュータ２４は移動体１９を移動させて対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７をホログラム体１から離接させた場合の輝度分布画像の変化に基づいて、各要素ホログラム５ａの焦点位置を求めるようになっている。また画像処理装置２３にはモニタ２５が接続されている。
【００２７】
また、対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７との間にパターングリッド２９が配置され、このグリッド２９には光ファイバ３０を介して落射用ハロゲン光源（追加照明手段）２８が接続されている。
【００２８】
図２および図３において、まずステージ１１上にホログラム体１が載置され、このホログラム体１に対して照明手段１２からの平行光１５が入射する。
【００２９】
この場合、ホログラム体１は、図１に示すようにホログラムアレー５と、接着剤２と、薄板ガラス７と、基板ガラス４とを有しており平行光１５はホログラムアレー５の各要素ホログラム５ａにより回折される。各要素ホログラム５ａからの光は対物レンズ１６により結像された後、ＣＣＤカメラ１７へ入射し、このＣＣＤカメラ１７により各要素ホログラム５ａによる輝度分布画像を得ることができる。
【００３０】
また、ＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像は、画像処理装置２３へ送られる。
【００３１】
この間、移動体コントローラ２２により移動体１９がホログラム体１に対して離接し、移動体コントローラ２２からの位置情報が画像処理装置２３へ送られる。
【００３２】
画像処理装置２３はＣＣＤカメラ１７からの輝度分布画像と、移動体コントローラ２２からの位置情報を合成して、この合成情報をコンピュータ２４へ送る。
【００３３】
コンピュータ２４は、対物レンズ１６とＣＣＤカメラ１７がホログラム体１から離接した場合の輝度分布画像の変化に基づいて、各要素ホログラム５ａの焦点位置を求める。
【００３４】
この場合、コンピュータ２４において、合焦位置近傍では、光線のビームウェストがあるため、シャープな合焦画像が得られるとは限らないが、本方法によれば、この輝度分布画像の変化に基づいて、くり返し精度よく各要素ホログラム５ａの焦点位置を求めることができる。
【００３５】
次に図３に示すように、照明手段１２からの平行光の入射を停止し、その代わりに落射用ハロゲン光源２８から光ファイバ３０及びパターングリッド２９を介して追加照明光を入射させる。
【００３６】
追加照明光はミラー１８及び対物レンズ１６を経て、ホログラム体１へ薄板ガラス７側から入射する。ホログラム体１から反射した反射光は、対物レンズ１６を経てＣＣＤカメラ１７へ入る。
【００３７】
この場合、移動体１９をホログラム体１に対して離接することにより、ホログラム体１の薄板ガラス７の外面（液晶表示装置６側の面）をピンボケ位置３１ｂから合焦位置３１ａに合わせることができる。この場合、薄板ガラス７からの反射光はグリッド２９の形状としてＣＣＤカメラ１７により撮像され、合焦位置３１ａは移動体コントローラ２２からの位置情報として求められる。
【００３８】
ＣＣＤカメラ１７から送られる薄板ガラス７からの反射光によるグリッド２９の画像と、移動体コントローラ２２からの位置情報は画像処理装置２３において合成され、コンピュータ２４は画像処理装置２３において合成された情報に基づいて薄板ガラス７の外面位置を求めることができる。
【００３９】
さらにコンピュータ２４は、前述のように各要素ホログラム５ａの焦点位置を予め求めているので、各要素ホログラム５ａの焦点位置と薄板ガラス７の外面位置との差（距離）を求めることができる。
【００４０】
ホログラム体１の薄板ガラス７の外面は、液晶表示装置６に当接する面なので、この薄板ガラス７の外面に各要素ホログラムの焦点位置を持ってくることができれば、液晶表示装置による鮮明な色表示を行うことができる。このため各要素ホログラム５ａの焦点位置と薄板ガラス７の外面位置との誤差を求めて、ホログラム体１の精度を測定することができる。
【００４１】
次に、上述した薄板ガラス７の外面位置を求めた方法と同様の方法を用いて、コンピュータ２４により基板ガラス４の金属マーク４ａの位置を求める。
【００４２】
すなわち、まずホログラム体１へ薄板ガラス７側から追加照明光を入射する。このとき、追加照明光は金属マーク４ａの酸化クロム層Ａにより反射されてＣＣＤカメラ１７へ入射する。次にＣＣＤカメラ１７によって基板ガラス４の金属マーク４ａの画像が撮像され、この金属マーク４ａの位置をピンボケ位置３１ｂから合焦位置３１ａに合わせた際の合焦位置３１ａが移動体コントローラ２２により求められる。
【００４３】
ＣＣＤカメラ１７により撮像された金属マーク４ａの画像と移動体コントローラ２２による位置情報が画像処理装置２３において合成され、この合成された情報に基づいてコンピュータ２４により基板ガラス４の金属マーク４ａの位置を求める。コンピュータ２４は、更にこの基板ガラス４の金属マーク４ａの位置と要素ホログラム５ａの焦点位置との差を求める。基板ガラス４の金属マーク４ａ側の面は、一般にホログラム体１の構造上の基準面となるのでこの金属マーク４ａが設けられた基板ガラス４の面と各要素ホログラム５ａの焦点位置との差（距離）を求めることにより、各要素ホログラム５ａの焦点距離を求めることができ、これによりホログラム体１の形成の精度の向上を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属マークにより基板ガラスのホログラムアレー側の面の位置を求めることができ、これによりホログラムアレーの各要素ホログラムの焦点位置を精度よく求めることができる。また製品化されたホログラム体に光を入射しても、この入射光が金属マークに反射して外乱となることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるホログラム体を示す図。
【図２】ホログラム体の検査装置を示す概略全体図。
【図３】薄板ガラスの一面及び基板ガラスの一面の位置を求める方法を示す図。
【符号の説明】
１  ホログラム体
４  基板ガラス
４ａ  金属マーク
５  ホログラムアレー
５ａ  要素ホログラム
６  液晶表示装置
７  薄板ガラス
１０  ホログラム体の検査装置
１１  ステージ
１２  照明手段
１６  対物レンズ
１７  ＣＣＤカメラ
１９  移動体
２２  移動体コントローラ
２３  画像処理装置
２４  コンピュータ
２８  落射用ハロゲン光源
２９  グリッド
【図１】
0004368046.tif 000002
【図２】
0004368046.tif 000003
【図３】
0004368046.tif 000004