JP4433357B2 - ホログラム原版及びその作製方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム原版に関し、特に、多面付けしたホログラム原版に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は、特願平5−12170号等において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラムを利用したカラーフィルターを提案した。このホログラムカラーフィルターは、基本的には、特定波長で特定の斜めの入射角で入射した平行光を特定の焦点距離の位置に収束するように回折する透過型の集光性要素ホログラムのアレーからなるものである。
【0003】
このようなホログラムアレーを原版として同様の特性のホログラムアレーをホログラム複製方法により複製するには、例えば、計算機ホログラム(CGH)として第1原版を作製し、次いで、その第1原版をホログラム複製方法により複製してホログラム原版を作製し、そのホログラム原版から最終製品を同様のホログラム複製方法により複製して作製する方法がとられている。
【0004】
上記のような透過型の集光性要素ホログラムアレーの複製方法として、本出願人は、特願平7−249115号において、第1原版及びホログラム原版から複製するとき、原版とホログラム感材との間の距離を要素ホログラムの焦点距離の略2倍に設定して原版と同様の特性のホログラムを複製する方法を提案した。以下、この方法を簡単に説明する。
【0005】
図5は、ホログラムカラーフィルターを構成するホログラムアレーをCGHアレー原版7から1回の複製で作製する方法を説明するための図である。ホログラムカラーフィルターを構成するホログラムアレーの原版をCGHアレー7として構成し、そのCGHアレー原版7のレリーフ面から感光層13までの距離を、各CGH5”の焦点距離fの2倍2fに設定してホログラム感材8をCGHアレー原版7から離間して配置する。CGHアレー原版7側から特定波長のレーザ光9を特定の入射角θで入射させ、CGHアレー原版7の各CGH5”によって回折され収束光から発散光になった回折光10と直進透過光11とをホログラム感材8の感光層13中で干渉させて複製する。
【0006】
この場合、CGHアレー原版7の各要素ホログラム5”の記録領域の径をDとすると、回折光10は各CGH5”のレリーフ面からfの位置Pに一旦収束し、2fの位置で同じ径Dの発散光束になる。したがって、この位置に感光層13を配置して直進透過光11と干渉させると、ホログラム干渉縞の記録領域の径は同じDになり、複製された各要素ホログラム間のピッチもCGHアレー原版7の要素ホログラム5”間のピッチと同じになる。しかも、このようにして複製したホログラムアレーに、ガラス基板12側から、ホログラムアレーを複製する場合の透過光11と反対方向に進む方向の光を入射させると、ホログラム干渉縞が記録された感光層13から距離fの位置Pに回折光が集光し、CGHアレー原版7の要素ホログラム5”の焦点距離と同じになる。すなわち、CGHアレー原版7と完全に同じホログラムアレーが複製される。
【0007】
図5のような配置でCGHアレー原版7から複製して得られたホログラムアレーをホログラム原版として同様に複製して最終製品を得る。図6に、このような第2回目の複製を行うための配置を示す。図中、図5の配置で複製して得られたホログラムアレーを中間ホログラムアレーH1として、中間ホログラムアレーH1を原版として、再度その複製を行う。この場合は、ホログラム感材8は、中間ホログラムアレーH1を複製する場合の原版7側に配置し、再生照明用のレーザ光9’は、ホログラム感材8とは反対側で、中間ホログラムアレーH1を複製する場合の透過光11と反対方向に進む方向に入射させる。そして、中間ホログラムアレーH1の回折面からホログラム感材8の感光層13までの距離をその要素ホログラムの焦点距離fの2倍2fに設定する。このような配置で、再生照明用のレーザ光9’を中間ホログラムアレーH1に入射させると、中間ホログラムアレーH1の各要素ホログラムから回折される光10’は、図5の回折光10と反対に進み、一旦収束してから2fの位置で同じ径Dの発散光束になる。したがって、図5の場合と同様に、この位置に配置された感光層13中で回折光10’と直進透過光11’とが干渉し、ピッチDで同じ径Dの領域に同じ焦点距離fの要素ホログラムのアレーが複製記録される。
【0008】
この方法によれば、原版と複製品を完全に密着しなくても原版と同様の特性のホログラムを作製できる特徴がある。以下、上記のような配置によるホログラム複製法を2倍焦点複製法と呼ぶことにする。
【0009】
ところで、最終製品を複製するために用いるホログラム(中間ホログラムアレーH1)を本発明ではホログラム原版と呼ぶが、このようなホログラム原版としては、例えば上記のホログラムカラーフィルターの場合、1画面に相当する1枚のホログラム(ホログラムカラーフィルター)のみを持つホログラム原版を用意してその複製を行うと、複製の効率が良くない。
【0010】
そこで、従来は、1枚の大きなホログラム感材8に対してCGH原版7を並行に移動させながら複数回複製を行って例えば4面あるいは8面のホログラムを露光して4枚あるいは8枚の同じホログラムが並んでいるホログラム原版を用意して、1度の複製でその枚数のホログラムを同時に複製する方法がとられている。このように、1枚のホログラム原版内に複数枚のホログラムが並列されてなるホログラム原版は多面付けホログラム原版と呼ばれる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような多面付けホログラム原版において、各ホログラムの保護のために共通のカバーガラスを配置することが考えられるが、そのカバーガラス上に界面反射防止等の目的でND(光吸収)膜やハードコートを設ける必要がある。しかしながら、それらの膜をスピンコート等により塗布する場合、カバーガラスの周辺にその塗布膜の盛り上がりが形成されてしまい、その盛り上がりがホログラムの複製の妨げになり、正確で効率良い複製が困難になる場合がある。
【0012】
また、複製用のホログラム感材に密着してホログラム複製するときに、カバーガラスの周囲のエッジの角がホログラム感材を傷付ける恐れもある。
【0013】
さらには、キシレン等の屈折率整合液がそのカバーガラスの接着に用いている接着剤を膨潤させてホログラム原版の耐久性を悪くする恐れもある。
【0014】
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、効率良く正確に複製可能で、かつ、耐久性に優れた多面付けのホログラム原版を提供することである。
【0015】
【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原版は、基板上に複数の単位ホログラム原版が並列して設けられているホログラム原版において、
並列された複数の単位ホログラム原版の表面が接着剤を介して共通の1枚の透明薄板で覆われており、その透明薄板の周囲に基板側への曲がりが形成されていることを特徴とするものである。
【0016】
この場合、基板上に並列された複数の単位ホログラム原版の周囲に厚さが単位ホログラム原版の厚さより若干薄い細長の平板が配置され、透明薄板がその平板上にも及んで接着剤により接着されており、細長の平板部において、曲がりが形成されていることが望ましい。
【0017】
その接着剤としては、例えば紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、2液硬化型接着剤等の硬化収縮型接着剤を用いることができる。
【0018】
また、透明薄板の周囲のエッジの角が面取りされていることが望ましい。
【0019】
さらには、透明薄板の周囲と基板の間の接着剤露出面上に保護膜が形成されていることが望ましく、その保護膜は屈折率整合液に対する保護膜であることが望ましい。
【0020】
本発明においては、基板上に複数の単位ホログラム原版が並列して設けられているホログラム原版において、並列された複数の単位ホログラム原版の表面が接着剤を介して共通の1枚の透明薄板で覆われており、その透明薄板の周囲に基板側への曲がりが形成されているので、透明薄板の表面に設ける塗布膜がその周辺に盛り上がって盛り上がり部が形成されるのが防止され、ホログラム密着複製の際の妨げにならず、多面の何れのホログラムも正確に効率良く複製することができる。また、この多面付けホログラム原版に屈折率整合液を介してホログラム感材を密着してホログラム複製をする場合に、単位ホログラム原版間の光学接着剤を屈折率整合液が溶解するようなことは起こらない。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラム原版の実施例をその作製方法に基づいて説明する。
【0022】
図1〜図4に、本発明による1実施例のホログラム原版の作製方法を実施する工程の断面図を順に示す。
【0023】
まず、例えば図5に示したようなCGH原版(第1原版)7から1回の複製で1個のホログラムを得る複製を複数回行い、複数枚の複製を行う。このためには、ホログラムの大きさに対応する寸法の基板ガラスにフォトポリマー等の感光材料層を設け、その上に保護層を設けてなるホログラム感材を用意し、CGHアレー原版7に対して密着するか、あるいは、図5に示すように焦点距離fの2倍離間してこのホログラム感材を配置し、CGH原版7が透過型の場合は、CGH原版7側から、CGH原版7が反射型の場合は、ホログラム感材側から複製照明光(図5のレーザ光9に対応)を入射させて、感光材料層中で、CGH原版7が透過型の場合は透過光と回折光を、CGH原版7が反射型の場合は入射光と回折光を干渉させてCGH原版7をホログラム複製し、これを複数回行い、複数枚の同様の特性の単位ホログラム原版20を作製する。
【0024】
次に、図1に示すように、オプティカルフラット面を有する基準ガラス30のオプティカルフラット面上に、大きな面積のカバーガラスとなる薄板ガラス21を真空密着する。2倍焦点複製法を適用する場合は、薄板ガラス21の厚さは焦点距離f以下に選択することが望ましい。その真空密着した薄板ガラス21上に光学接着剤22を用いて単位ホログラム原版20を整列させて複数枚同じ力で同じ高さになるように貼り込んで行く。
【0025】
そして、整列された単位ホログラム原版20の周囲の薄板ガラス21上に、厚さが単位ホログラム原版20の厚さより若干薄く細長いガラス板23を単位ホログラム原版20と同様に貼り込む(厚さは、ガラス板23の厚さは例えば50μm程度薄くする。)。
【0026】
そして、整列させ周囲に細長いガラス板23を配置した単位ホログラム原版20の背面側にベースガラス24を近づけ、図2に示すように、例えばUV(紫外線)硬化型光学接着剤25を用いて、補強のためと単位ホログラム原版20間の隙間に溶剤(屈折率整合液)が入り込むのを防ぐために、ベースガラス24を接着する。光学接着剤25がUV硬化型の場合は、例えば基準ガラス30側からあるいはベースガラス24側から紫外光31を照射してその硬化を行う。
【0027】
光学接着剤25を十分に硬化させた後、真空密着している基準ガラス30と薄板ガラス21の間の吸着を解除して、基準ガラス30と薄板ガラス(カバーガラス)21を剥離すると、図3に示すような断面のものが得られる。ここで、カバーガラス21は、本来は、その露出面も平面状のものであるが、上記したように、整列された単位ホログラム原版20の周囲に配置した細長いガラス板23の厚さが単位ホログラム原版20の厚さより若干薄く選択されているので、図2のベースガラス24を接着する段階で、単位ホログラム原版20とベースガラス24の間に介在する光学接着剤25の厚さより、細長いガラス板23とベースガラス24の間に介在する光学接着剤25の厚さの方が厚くなるため、光学接着剤25の硬化の際、その光学接着剤25の層の収縮量が細長いガラス板23の位置での方が大きくなる。そのため、図3のように基準ガラス30の吸着を解除すると、細長いガラス板23の位置に対応する周囲のカバーガラス21が若干ベースガラス24側へ曲げられ、周囲にカバーガラス21の若干の曲がり26が形成される。このカバーガラス21のベースガラス24側へ曲がり26は、後記のように、カバーガラス21表面にND膜、ハードコート等の薄膜をスピンコート等で塗布するときに、カバーガラス21の表面の周囲に塗布膜の盛り上がりが形成されるのを防止するために重要な作用をする。
【0028】
次に、図4(a)に示すように、カバーガラス21の周囲のエッジの角をグラインダー等の工具を用いて面取り27をすると同時に、ベースガラス24上のカバーガラス21の周囲に流れ出て硬化している光学接着剤25も同様の工具で除去して面出し28を行う。このカバーガラス21の周囲の面取り27は、出来上がった本発明のホログラム原版50(図4(b))を複製用のホログラム感材に密着してホログラム複製するときに、カバーガラス21の周囲のエッジの角がホログラム感材を傷付けるのを防止するために行うものである。
【0029】
次に、図4(b)に示すように、カバーガラス21の周囲の面出し28がされた光学接着剤25表面とカバーガラス21の周面に渡ってキシレン等の屈折率整合液に侵されない保護膜29を塗布する。この保護膜29としては、例えばPVA(ポリビニルアルコール)を用いる。この保護膜29の作用は、本発明のホログラム原版50を複製用のホログラム感材に密着してホログラム複製するときに間に介在させるキシレン等の屈折率整合液が光学接着剤25を膨潤させてホログラム原版50の耐久性を悪くするのを防止するためである。
【0030】
そして、最後に、周囲に曲がり26が形成され、周囲のエッジの角が面取り27されたカバーガラス21の表面に、密着複製の際の界面反射を防止したり不要次数光を減衰するためのND(光吸収)膜とハードコートの膜40をスピンコート等により塗布することにより、本発明のホログラム原版50が完成する。この際、カバーガラス21の周囲に曲がり26が形成されているので、塗布膜40がホログラム原版50のカバーガラス21の周辺に盛り上がって盛り上がり部が形成されるのが防止され、ホログラム密着複製の際の妨げにならない。
【0031】
以上、本発明のホログラム原版を実施例に基づいて説明してきが、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。例えば、光学接着剤25としてUV硬化型のものの代わりに、熱硬化型、2液硬化型等、硬化した場合に収縮するものであれば何れのものを用いてもよい。また、複製するホログラムは透過型でも反射型でもよく、また、多面付けホログラム原版50は必ずしも密着複製法により複製する必要はなく、2倍焦点複製法により複製してもよい。
【0032】
【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原版によると、基板上に複数の単位ホログラム原版が並列して設けられているホログラム原版において、並列された複数の単位ホログラム原版の表面が接着剤を介して共通の1枚の透明薄板で覆われており、その透明薄板の周囲に基板側への曲がりが形成されているので、透明薄板の表面に設ける塗布膜がその周辺に盛り上がって盛り上がり部が形成されるのが防止され、ホログラム密着複製の際の妨げにならず、多面の何れのホログラムも正確に効率良く複製することができる。また、この多面付けホログラム原版に屈折率整合液を介してホログラム感材を密着してホログラム複製をする場合に、単位ホログラム原版間の光学接着剤を屈折率整合液が溶解するようなことは起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による1実施例のホログラム原版の作製方法の最初の工程の断面図である。
【図2】図1に続く工程の断面図である。
【図3】図2に続く工程の断面図である。
【図4】図3に続く工程の断面図と本発明による1実施例のホログラム原版の断面図である。
【図5】従来の2倍焦点複製法によりCGHアレー原版からホログラム複製を行う配置を示す図である。
【図6】図5の配置で得られた複製ホログラムを原版として再度複製を行うための配置を示す図である。
【符号の説明】
5”…CGH
7…CGH原版(第1原版)
8…ホログラム感材
9…レーザ光
9’…レーザ光
10…収束回折光
10’…発散回折光
11…直進透過光
11’…直進透過光
12…ガラス基板
13…感光層
20…単位ホログラム原版
21…カバーガラス(薄板ガラス)
22…光学接着剤
23…細長いガラス板
24…ベースガラス
25…光学接着剤(紫外線硬化型)
26…曲がり
27…面取り
28…面出し
29…保護膜
30…基準ガラス
31…紫外光
40…ND膜、ハードコート(塗布膜)
50…ホログラム原版
Claims (6)
- 基板上に複数の単位ホログラム原版が並列して設けられているホログラム原版において、
並列された複数の単位ホログラム原版の表面が接着剤を介して共通の1枚の透明薄板で覆われており、その透明薄板の周囲に基板側への曲がりが形成されていることを特徴とするホログラム原版。 - 前記基板上に並列された複数の単位ホログラム原版の周囲に厚さが前記単位ホログラム原版の厚さより若干薄い細長の平板が配置され、前記透明薄板がその平板上にも及んで前記接着剤により接着されており、前記細長の平板部において、前記曲がりが形成されていることを特徴とする請求項1記載のホログラム原版。
- 前記接着剤は紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、2液硬化型接着剤等の硬化収縮型接着剤であることを特徴とする請求項2記載のホログラム原版。
- 前記透明薄板の周囲のエッジの角が面取りされていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載のホログラム原版。
- 前記透明薄板の周囲と前記基板の間の前記接着剤露出面上に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載のホログラム原版。
- 前記保護膜は屈折率整合液に対する保護膜であることを特徴とする請求項5記載のホログラム原版。
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