JP2008026845A - ３次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた３次元像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視差光線再生法を適用するための３次元像表示用スクリーンシステムであって、透明性及び回折効率に優れ、スクリーン全体として均一な明るさを有し、さらには作製容易な３次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた３次元像表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る３次元像表示用スクリーンシステム１は、投影機９から２次元像を構成する複数の光線が投影された場合に、当該投影された各光線の透過光を収束又は発散させることにより３次元像を視認させることができる。３次元像表示用スクリーンシステムは、ホログラムスクリーン（または拡散スクリーン）１２と、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズ１１とが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラムスクリーン等によって３次元像を表示するための３次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた３次元像表示装置に関する。

従来より、ホログラム素子をスクリーンとして利用し、投影機を用いて結像された実像を投影機とは反対側の観察者へ回折するホログラムスクリーンを用いたホログラム表示装置が提案されている（特許文献１〜２）。
このようなホログラムスクリーンを用いたホログラム表示装置では背景を透かして見ながら、再生される映像を観察することが出来る。
このようなホログラムスクリーンを利用することで、例えば銀行や病院等の窓口において顧客や患者を確認しながら接客を行うことが可能となる。この場合、映像は顧客側に表示することもできるし（顧客向けの映像を表示する）、接客する側に表示することもできる（接客する店員等に向けた映像を表示する）。更に、上記ホログラムスクリーンを利用することで，デパートや地下街等の各種ショールームのウィンドウガラスに対し広告映像等を映し出すことができる。この場合、ショールーム内の展示品の観察を阻害することなく、映像を提示することができる。また、このようなホログラムスクリーンを自動車等の各種移動体のヘッドアップディスプレイとして利用することもできる。

近年、静止画像を立体視する技術としてレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板を用いた立体視技術が知られている（非特許文献１参照）。レンチキュラーレンズとは表面に細かい円柱レンズが並んだ光学素子である。蝿の目レンズ板とは、口径数ｍｍの小さな微小凸球面レンズを平面上に多数敷き並べた集積光学素子である。

一方、近年においては、視差光線再生法と称される３次元像表示方法が提案されている（非特許文献２〜４参照）。斯かる視差光線再生法とは、一般に表示される３次元像は点光源の集まりから構成されているという考えに基づき、この点光源を再生することで３次元像を再生する手法である。以下、図１を参照しつつ、視差光線再生法について、より具体的に説明する。

図１は、視差光線再生法による３次元像表示方法の概念を説明するための説明図である。図１に示すように、視差光線再生法は、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる（図１に示す例では、光線が照射されたホログラムの部位に応じて光線Ａ１及びＢ３の方向、光線Ａ２及びＢ２の方向、並びに、光線Ａ３及びＢ１の方向の３方向に回折させる例を図示している）複数のホログラム１１'が記録（図１に示す３つのマス目分が１つのホログラムに相当する。実際には、同じホログラム内であっても光線が照射された部位に応じて連続的に回折方向が異なることになるが、図１においては、図示の便宜上、各マス目内では回折方向が一定であり、異なるマス目で回折方向が異なるものとしている。また、図１では便宜上少数のホログラムを図示しているが、実際には縦横に１０００〜１０
００００個程度のホログラムを記録する）されたスクリーン１'に対して、光源２から平行光を照射すると共に、ホログラム１１'の一部をマスクＭによって遮光することにより、点光源を再生するものである。すなわち、図１に示す例では、遮光されずにスクリーン１'を透過し回折した発散する３つの光線Ａ１、Ａ２及びＡ３によって虚像の点光源Ａが再生される一方、収束する３つの光線Ｂ１、Ｂ２及びＢ３によって実像の点光源Ｂが再生されることになる。視差光線再生法は、斯かるマスクＭの配置を適宜設定することにより、複数の点光源を再生し、これによって３次元像を再生する方法である。

なお、斯かる視差光線再生法を実施するための実際の機器構成としては、マスクＭとしてデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用い、光源２から出射した光線の反射光量を当該デバイスの各素子毎に独立別個に制御したり、或いは、光源２及びマスクＭとして液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用い、当該ディスプレイの各画素の濃度を独立別個に制御することによりマスクＭの機能を実現する構成が採用されている。また、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数のホログラム１１'は、スクリーン１'の表面に塗布された銀塩感光材料の所定領域毎に、参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することにより記録される。
特開平９−１１４３５４ 特開２０００−１５５３７４ 井上 弘著，「立体視の不思議を探る」，オプトロニクス出版 H.TAKAHASHI，K.SAKAMOTO，H.UEDA，E.SHIMIZU，「3-D DISPLAY SYSTEM WITH A HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT」，PRPC. OF IDW，1996，p.473-476 R.KISHIGAMI，H.TAKAHASHI，E.SHIMIZU，「REAL-TIME COLOR THREE-DIMENSIONAL DISPLAY SYSTEM USING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS」，PRPC. OF SPIE，2001，p.102-107 H.TAKAHASHI，K.YAMADA，E.SHIMIZU，「ARBITRARY VIEWPOINT 3D DISPLAY SYSTEM」，PRPC. OF SPIE，2003，p.50-58

しかしながら、上述した視差光線再生法を実施するためのスクリーンとして、既存の銀塩感光材料を用いて形成されたスクリーンを用いた場合、その回折効率が１０％以下であり、明るい像を得ることができないという問題があった。

また、従来の拡散板とレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板を組み合わせた方法では立体視は可能であるが透明性が非常に低く空間上に浮かんでいるような立体感を表現できないという問題があった。

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、投影機を用いて立体視するための３次元像表示用スクリーンシステムであって、透明性及び回折効率に優れ、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有し、さらには作製容易な３次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた３次元像表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、特定のフォトポリマー感光材料を用いたホログラムスクリーンとホログラムレンズを組み合わせることで、前記課題を解決できることに想到し、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明の３次元像表示用スクリーンシステムは、投影機から２次元像を構成する複数の光線が投影された場合に、当該投影された各光線の透過光を収束又は発散させることにより３次元像を視認させることができる３次元像表示用スクリーンシステムであって、フォトポリマー感光材料の全面に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる体積位相型ホログラムスクリーンとフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムが設けられたホログラムレンズとを組み合わせていることを特徴とする。

斯かる発明によれば、ホログラムを記録する感光材料としてフォトポリマー感光材料を用いるため、粒子状成分が含まれず、透明性及び回折効率に優れたスクリーンシステムを得ることが可能である。また、湿式現像処理を必要とせずにホログラムを記録することが可能である上、フォトポリマーが含有する重合物の重合収縮に起因した膜（ホログラム）の収縮も一定であるため、従来のように銀塩感光材料を用いてホログラムを記録する場合に比べ、ホログラムの膜厚分布が均一となる結果、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有することになる。さらには、湿式現像処理を必要とせずにホログラムを記録することが可能であるため、フォトポリマー感光材料にホログラムを記録する際（２光束干渉露光する際）には、フォトポリマー感光材料を被覆する保護基材上に遮光マスクを接触させればフォトポリマー感光材料表面が損傷することはなく、且つ、露光後も前記保護基材を剥がす必要がないためホログラムレンズの作製工程が煩雑化せず作製容易である。

本発明のスクリーンシステムを用いれば非常に透明なスクリーンシステムが実現可能であり、透明な状態に３次元像を浮かび上がらせた表示が可能となる。

本発明の３次元像表示用スクリーンシステムは、表面に塗布された感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられた３次元像表示用スクリーンシステムであって、投影装置より投影された視差画像の映像光を、ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、回折させたうえ、上記のホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を結像させることにより３次元像を視認させることとしたものでも好ましい。

ホログラムレンズは、複数の体積位相型ホログラムレンズで構成されるため、従来のレンチキュラーレンズ板や蝿の目レンズ板と異なり、表面に凹凸がない。したがって、３次元像を観察する際に、その凹凸面に眼の焦点があってしまうという不都合が生じない。回折角度の設定により、光源からの光軸をはずした位置に結像させることも可能で、観察者がまぶしさを感じることがない。
このスクリーンシステムによれば、たとえば図１０に示すように、投影装置（点光源）からの映像光を拡散スクリーン１２が散乱、回折させるので、ホログラムレンズ１１への入射光を平行光線に近いものに変換することができる。その結果、ホログラムレンズ１１にほぼ均一に光線が入射し、ホログラムレンズ１１のみを使った場合に比べて、焦点精度が向上し、より立体感のある３次元像を結像させることができる。たとえば、図１０において、ホログラムレンズ１１を透過した光線が実線のように収束して結像したものと、鎖線のように収束して結像したものとが、適切なずれを伴って重なって見えたとき、人間の目は立体と認識するからである。

とくに、上記のスクリーンは体積位相型ホログラムスクリーンまたはエンボス型ホログラムスクリーンであることが好ましい。
このようなスクリーンであれば、透過光の回折角度を設計によって自由に変えられるので、投影装置（点光源）からの光軸からはずれた位置で３次元像を観察することが可能になる。観察者がまぶしさを感じなくてすむという利点のほか、スクリーンシステムの設置場所を自由に選べるという利点もある。また、透過光を一定角度に回折させることができるので、各光線を均一に、計算された角度でホログラムレンズに入射させることが可能になり、焦点の精度がさらに向上する。

あるいは、上記のスクリーンがフォトポリマーを主成分とし、該スクリーンの０°入射光に対する透過率が６５％以上であり、設定回折角での入射光に対する透過率が４０％以上であるとさらに好ましい。
フォトポリマーを主成分とするホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンは、従来の銀塩感光材料を用いたスクリーンに比べて透明性及び回折効率に優れている。このような透過率を有するスクリーンを備えた３次元像表示用スクリーンシステムは、より明るく、立体感のある像を結像させることができる。

本発明の３次元像表示用スクリーンシステムは、上記のホログラムレンズがフォトポリマーを主成分とし、該フォトポリマーの組成としてラジカル重合性モノマーとバインダーポリマーを混合させて屈折率分布を形成したものであるのもよい。
このような特徴をもつホログラムレンズは、透明性と回折効率が高いので、明るさと立体感がさらに良好な像を結ぶことができる。

また、本発明は、前記３次元像表示用スクリーンシステムと、前記３次元像表示用スクリーンシステムに対して２次元像を構成する光線を投影する投影機とを備え、前記投影機は、前記２次元像を構成する各光線の前記３次元像表示用スクリーンに対する入射光量を独立別個に制御することが可能であることを特徴とする３次元像表示装置としても提供される。

この３次元像表示装置によれば、投影機からの光線の光軸からはずれた位置で、３次元像を観察することができるため、観察者がまぶしさを感じることがない。上記の３次元像表示用スクリーンシステムによって結像された３次元像は透明性と回折効率が高いため、観察者に、透明な状態に像が浮かび上がっているように視認させることができる。

本発明によれば、透明性及び回折効率に優れ、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有し、さらには作製容易な３次元像表示用スクリーンシステム及びこれを用いた３次元像表示装置を得ることができる。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る３次元像表示用スクリーンシステムの一実施形態について説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンの概略構成を示す正面図である。図２に示すように、本実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステム（以下、適宜「スクリーンシステム」という）１は、投影機から２次元像を構成する複数の光線が投影された場合に、当該投影された各光線の透過光を収束又は発散させることにより３次元像を視認させることができるように構成されており、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の全面に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる体積位相型ホログラムスクリーン（以下、適宜「ホログラムスクリーン」という）１０が設けられている。さらに、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズ（以下、適宜「ホログラムレンズ」という）１１が設けられている。以下、斯かる構成を有するスクリーンシステム１の作製方法について具体的に説明する。

＜フォトポリマー感光材料＞
本実施形態に係るフォトポリマー感光材料としては、屈折率変調型フォトポリマーであって、可干渉性の２光束を干渉させて露光することによって干渉縞を記録する記録工程のみにより、露光された部位の屈折率と未露光部位の屈折率との差が少なくとも０．００１以上の屈折率変化を生じるものを用いることが好ましい。なお、屈折率の差を増幅させるための湿式現像処理が不要であることは必須要件であるが、光や熱等による乾式現像処理も不要であるものを用いるのが好ましい。

さらに、フォトポリマーの成分としては、干渉性に優れた光を干渉させることによって得られる干渉縞の明暗の強度分布を屈折率の変化として記録する場合に大きな屈折率変化を持たせられるフォトポリマー組成物として、（Ａ）ラジカル重合可能な不飽和二重結合を少なくとも１つ含有するラジカル重合性モノマーと、（Ｂ）カチオン重合性モノマーおよび／または（Ｃ）バインダーポリマーを含有するものが好適に用いられる。

より好適なフォトポリマー組成物としては、（Ｄ）可視光の波長領域を有する干渉性の第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射により、ラジカル重合性化合物（Ａ）の重合を開始させる光ラジカル重合開始剤と、（Ｅ）光ラジカル重合開始剤を増感させる光増感色素、および（Ｂ）カチオン重合性化合物を含有する場合は、（Ｆ）第一の光とは異なる波長領域を有する第二の光の照射によりカチオン重合性化合物（Ｂ）の重合を開始させる光カチオン重合開始剤とからなり、（Ａ）ラジカル重合性化合物の屈折率が、（Ｂ）カチオン重合性化合物および／または（Ｃ）バインダーポリマーとの屈折率との加重平均値よりも大きいように調整したフォトポリマー組成物である。

光カチオン重合開始剤（Ｆ）は、第二の光の照射によりカチオン重合性モノマー（Ｂ）の重合を開始させるものであるが、第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射に対する感光性が低くてカチオン重合性モノマー（Ｂ）の重合を実質上開始させないものが好ましい。

ラジカル重合性モノマー（Ａ）
本発明で用いられるラジカル重合性モノマー（Ａ）は、本発明で用いられるカチオン重合性モノマー（Ｂ）および／または（Ｃ）バインダーポリマー等とともに本発明による組成物を調製した場合に、相溶性を有しさえすれば広範囲の化合物を使用することができるが、常圧で１００℃以上の沸点を持つ非ガス状、即ち、液状または固体状であるラジカル重合性化合物（Ａ）が好ましい。
特に、エチレン性不飽和二重結合を有する（メタ）アクリルモノマー、ビニルモノマー、（メタ）アリルモノマーが好ましい。また、これらは単独で用いても、２つ以上の組み合わせで用いてもよい。

（メタ）アクリルモノマーの例として、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、エトキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２，４，６−トリブロモフェノキシ（メタ）アクリレート、２−ナフチル（メタ）アクリレート、ノニルフェノールポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フエノキシプロピル（メタ）アクリレート、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、９Ｈ−カルバゾール−９−エチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１, ６−へキサンジオールジ（メタンアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジメチロールートリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ビスフエノールＡのエチレンオキサイド付加物ジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、ビスフエノキシエタノールフルオレンジ（メタ）アクリレート、ビス（４−（メタ）アクリロイルチオフェニル）スルフィド、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ（メタンアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル等が挙げられる。
さらに、９，９-ジアリールフルオレン骨格を有し、かつ、ラジカル重合可能な不飽和二重結合を少なくとも１つ以上含有する常温常圧で固体であるラジカル重合性化合物（Ａ）として好適な化合物の具体例としては、９，９−ビス［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ）プロポキシフェニル］フルオレン、９，９−ビス（４−メタクリロイルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−アクリロイルオキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス［４−（２−メタクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス［４−（２−アクリロイルオキシエトキシ）フェニル］フルオレン、９，９−ビス｛４−［２−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ−プロポキシ）−エトキシ］フェニル｝フルオレン、９，９−ビス［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ）プロポキシ−３−メチルフェニル］フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物などを挙げることができる。
また、上記化合物の２量体または３量体程度のオリゴマーであってもよい。

ビニルモノマーの例として、ビニルアセテート、４−ビニルアニリン、９−ビニルアントラセン、９−ビニルカルバゾール、４−ビニルアニソール、ビニルべンズアルデヒド、ビニルべンゾエイト、ビニルべンジルクロライド、４−ビニルビフェニル、ビニルブロマイド、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ビニルクロロホルメート、ビニルクロトネート、ビニルシクロへキサン、４−ビニル−１−シクロへキセンジエポキサイド、ビニルシクロペンタン、ビニルデカノエート、４−ビニル−１, ３−ジオキソラン−２−オン、ビニルカルボネート、ビニルトリチオカルボネート、ビニル2 ーエチルへキサノエート、ビニルフエロセン、ビニリデンクロライド、ビニルホルメート、１−ビニルイミダゾール、２−ビニルナフタレン、ビニルネオデカノエート、５−ビニル−２−ノルボルネン、４−（ビニルオキシ）ブチルべンゾエート、２−（ビニルオキシ）エタノール、４−ビニルフエニルアセテート、ビニルピバレート、ビニルプロピオネート、２−ビニルピリジン、１−ビニル−２−ピロリジノン、ビニルスルホン、ビニルトリメチルシラン、ビス（４−ビニルチオフェニル）スルフィド等が挙げられる。
また、上記化合物の２量体または３量体程度のオリゴマーであってもよい。

（メタ）アリルモノマーの例として、（メタ）アリルフェニルスルホン、（メタ）アリルエトキシシラン、（メタ）アリルトリメトキシシラン、（メタンアリル２, ４, ６−トリブロモフェニルエーテル、２, ２，−ジ（メタ）アリルビスフエノールＡ 、ジ（メタ）アリルジメチルシラン、ジ（メタ）アリルジフェニルシラン、ジ（メタ）アリルフェニルフオスフィン、ジ（メタ）アリルフタレート、ジ（メタ）アリルジカルボネイト、ジ（メタ）アリルサクシネイト等が挙げられる。
また、上記化合物の２量体または３量体程度のオリゴマーであってもよい。

ラジカル重合性化合物（Ａ）として好ましいものは、フエノキシエチルアクリレート、２, ４, ６−トリブロモフエノキシ（メタンアクリレート、２−ナフチル（メタ）アクリレート、ビスフエノキシエタノールフルオレンジ（メタ）アクリレートである。

カチオン重合性モノマー（Ｂ）
本発明で用いられるカチオン重合性モノマー（Ｂ）は、他のいずれの成分とも相溶性がよく、ラジカル重合性モノマー（Ａ）よりも屈折率が極力低く、常温常圧で液体であることが好ましい。このようなカチオン重合性モノマーを用いることによって、ホログラム記録前では全組成物が十分に相溶しているが、ホログラム記録が開始されるとともにラジカル重合性モノマー（Ａ）の拡散移動が起こりやすくなる。さらに、屈折率が低いものを選択することによって、ラジカル重合性モノマー（Ａ）の拡散移動によるカチオン重合性モノマー（Ｂ）との分離において、両者の間でわずかな分離しか起こらなくても、大きな屈折率差（屈折率変調）を得ることができる。カチオン重合性モノマー（Ｂ）は第一の光（好ましくは可視光線）と異なる波長領域を有す第二の光（好ましくは紫外線）を照射しカチオン重合開始剤（Ｆ）の反応により重合させられる。

カチオン重合性モノマー（Ｂ）の具体例としては、オキシラン構造およびオキセタン構造のいずれかを１分子中に少なくとも１つ以上、あるいは両者を有する化合物を挙げることができる。下記に好ましいカチオン重合性モノマー（Ｂ）を例示する。

グリシジルエーテル類；フェニルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリコールグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオネンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、２．２−ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル。

オキセタン系化合物；３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛〔（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛〔３−（トリエトキシシリル）プロポキシ〕メチル｝オキセタン、オキセタニルシルセスキオキシサン、フェノールノボラックオキセタン。

重合収縮がほとんどないスピロオルソエステル、スピロオルソカーボネート、ビシクロオルソカーボネート類や３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートも使用できる。

上記例示物の２量体または３量体程度のオリゴマーであってもよい。また、これらは単独で用いても２以上の組合わせで用いてもよい。特にオキシラン化合物とオキセタン化合物を混合して使用すると、カチオン重合速度が上昇し、かつ、高分子量のポリマーが形成される。

バインダーポリマー（Ｃ）
本発明で用いられるバインダーポリマー（Ｃ）は、ラジカル重合性化合物（Ａ）およびカチオン重合性化合物（Ｂ）と相溶性が良く、有機溶媒中に完全に溶解しうるものであればよい。代表的なものは、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーの単独重合体、または、該モノマーと、これと共重合可能な共重合性モノマーとの共重合体、ジフェノール化合物とジカルボン酸化合物の縮合重合体、分子内に炭酸エステル基を有する重合体、分子内に−ＳＯ２−基を有する重合体、セルロース誘導体、およびこれらの２以上の組み合わせからなる群より選ばれるものである。

バインダーポリマーの具体例としては、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、ポリビニルホルマール、ポリビニルカルバゾール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ−１，２−ジクロロエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シンジオタクチック型ポリメチルメタクリレート、ポリ−α−ビニルナフタレート、ポリカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチラート、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−ｏ−メチルスチレン、ポリ−ｐ−メチルスチレン、ポリ−ｐ−フェニルスチレン、ポリ−２，５−ジクロロスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリ−２，５−ジクロロスチレン、ポリアリーレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニリデン、水素化スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、透明ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、（メタ）アクリル酸環状脂肪族エステルとメチル（メタ）アクリレートとの共重合体等が挙げられる。

厚膜化や膜の柔軟性を持たせるためにさらにバインダーポリマーを含有してもよい。
バインダーポリマー（Ｃ）の上記例示物は単独で用いても２以上の組合わせで用いてもよい。

バインダーポリマー（Ｃ）は、また、１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。

バインダーポリマー（Ｃ）はホログラムの用途、応用等により種々選択することができる。良好な成膜性および回折効率等の光学特性を得るためには、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、セルロースアセテートブチラート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルホルマール等が好ましく用いられる。

より良好な耐熱性、成膜性および回折効率等の光学特性を得るためには、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、（メタ）アクリル酸環状脂肪族エステルとメチル（メタ）アクリレートとの共重合体等が好ましく用いられる。

上記光重合開始剤（Ｄ）としては、Ｈｅ−Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ａｒ（波長５１５、４８８ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザ光源から出射されるレーザ光を吸収してラジカルを発生するものを好適に用いることができる。このような光重合開始剤としては、例えば、カルボニル化合物、アミン化合物、アリールアミノ酢酸化合物、有機錫化合物、アルキルアリールホウ素塩、オニウム塩類、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換トリアジン化合物、有機過酸化物、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物及びこれらの光重合開始剤と光増感色素との組み合わせ等を好適に用いることができる。上記カルボニル化合物としては、例えば、ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾフェノン、３，３′，４，４′−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン等を例示できる。

上記光増感色素（Ｅ）としては、ミヒラケトン、アクリジンイエロー、メロシアニン、メチレンブルー、カンファーキノン、エオシン、脱カルボキシル化ローズベンガル等を好適に用いることができる。光増感色素としては、可視領域の光に吸収を示すものであればよく、上記以外にも、例えば、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、アクリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ベーススチリル誘導体、ケトクマリン誘導体、キノロン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジン誘導体、チアジン系色素等も使用可能であり、更には「色素ハンドブック」（大河原信他編、講談社、 1986 年）、「機能性色素の化学」（大河原信他編、シーエムシー、 1983 年）、「特殊機能材料」（池森忠三郎他編、シーエムシー、 1986年）に記載されている光増感色素も用いることができる。これらの光増感色素は単独で用いても２種以上の組み合わせで用いてもよい。

有機溶媒は、フォトポリマー感光材料の粘度調整、相溶性調節の他、成膜性等を向上させるために有効であり、例えば、アセトン、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール等を用いることができる。ただし、水は、粘度調整、相溶性調節、成膜性等を阻害するので使用できない。水はエマルジョン形態でも媒質として使用できない。有機溶媒（溶剤）の使用量は、ラジカル重合性化合物（Ａ）と、カチオン性重合化合物（Ｂ）および／またはバインダーポリマー（Ｃ）と、光重合開始剤（Ｄおよび／またはＦ）の合計１００重量部に対して１〜１５００重量部程度の範囲である。また、ラジカル重合性化合物（Ａ）の重合速度や分子量を制御するために、熱重合禁止剤や連鎖移動剤を少量添加しても良い。

熱重合禁止剤の例としては、生成した重合活性種を消去する働きのある、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、tert−ブチルカテコール、ナフチルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジン、ジフェニルアミン等を挙げることができる。

連鎖移動剤の例としては、α−メチルスチレンダイマー、２−メルカプトベンズオキサゾール、２−メルカプトベンゾチアゾール、tert−ブチルアルコール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロピレン、塩化ビニル等を挙げることができる。

＜フォトポリマー感光材料の調整＞
以上に説明した本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を調製するには、ラジカル重合性化合物（Ａ）、カチオン重合性化合物（Ｂ）および／または有機溶媒に可溶なバインダーポリマー（Ｃ）と、光重合開始剤（Ｄおよび／またはＦ）等をガラスビーカー等の耐有機溶剤性容器に入れて全体を撹拌すればよい。この場合、固体成分の溶解を促進するために、組成物の変性が生じない範囲で、これを例えば４０〜９０℃程度に加熱してもよい。

＜ホログラム記録媒体の作製方法＞
本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を用いたホログラム記録媒体（ホログラム記録前）は、フォトポリマー感光材料を基板の片面に塗布し、生じた塗膜（記録層）と基板とからなる２層構造の記録媒体を作製することによって得られる。或いは、好ましい態様として、図３に示すように、基板１Ａ上の記録層１Ｂの上にフィルム状、シート状或いは板状の保護材１Ｃを被覆して３層構造の記録媒体を作製しても良い。

フォトポリマー感光材料の調製工程で有機溶媒を用いる場合、ラジカル重合性化合物（Ａ）、カチオン重合性化合物（Ｂ）および／または有機溶媒に可溶なバインダーポリマー（Ｃ）と、光重合開始剤（Ｄおよび／またはＦ）を初めとする上記任意添加成分（光増感色素、熱重合禁止剤及び連鎖移動剤）を有機溶媒（溶剤）に溶解させ、これにより得られた溶液を基板上に塗布し、その後、溶剤を揮散させて記録層を形成すれば良い。また、記録層に保護材を被覆する場合（図３参照）には、保護材を被覆する前に有機溶媒を風乾や減圧蒸発等によって除去しておくことが好ましい。

フォトポリマー感光材料を塗布する基板としては、光学的に透明な素材、例えば、ガラスや石英の他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、脂環式ポリポレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。基板の厚みは、好ましくは０．０２〜１０ｍｍとされる。基板は、必ずしも平面である必要はなく、屈曲や湾曲或いは表面に凹凸構造のあるものでも良い。保護材も基板と同じ材質の光学的に透明な材料から形成することができる。保護材の厚みは、好ましくは０．０２〜１０ｍｍとされる。

フォトポリマー感光材料の塗布方法としては、グラビア塗布、ロールコーティング塗布、バーコート塗布、スピンコート塗布等を用いることができる。そして、溶媒除去後の記録層の厚みが、１〜５００μｍ、好ましくは５〜５０μｍとなるように塗布する。

＜ホログラムの記録方法＞
上記のようにして作製されたホログラム記録媒体にホログラムスクリーンおよびホログラムレンズを記録するために、本実施形態では２光束干渉露光法が用いられる。以下、図４、図５、図６を参照してより具体的に説明する。

＜ホログラムスクリーンの記録方法＞
図４は、ホログラム記録媒体にホログラムスクリーンを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。図４に示すように、レーザ光源１０から出射された波長が２００〜８００ｎｍの範囲にある可干渉性の光（レーザ光）をビームスプリッタ２０等を用いて２つの光線に分割する。そのうち一方の光線Ｌ１を参照光といい、他方の光線Ｌ２を物体光という。そして、ホログラム記録媒体１００上で参照光Ｌ１と再度合わさるように、物体光Ｌ２を反射ミラー３０などを用いることによって偏向させる。ホログラム記録媒体１００は、参照光Ｌ１及び偏向後の物体光Ｌ２が合成されて干渉縞が形成され得る位置に配置する。この場合、参照光と物体光のなす角度（設定回折角）は０°〜１８０°の範囲で自由に選ぶことができる。参照光Ｌ１及び物体光Ｌ２は、それぞれ対物レンズ４０等によって１０〜４０倍程度に径を拡大した後、アパーチャー５０等により波面を綺麗に整形しておき照射される。ホログラム記録媒体１００の前に拡散板９０が設置されて拡散光を入射する。ここで、参照光Ｌ１については、さらにレンズ（凸レンズ）７０を用いて収束光を投影光に変換する。また、予め物体光Ｌ２の情報を記録した体積位相型マスターホログラムに光を照射して得られるマスターホログラムからの透過光（物体光）を用いることも可能である。

上記の光学系配置において、レーザ光源１０から数分程度レーザ光を照射すると、ホログラムとなる参照光Ｌ１と物体光Ｌ２との干渉縞がホログラム記録媒体１００に記録される。なお、レーザ光の光量は、光強度と照射時間との積で表せば、好ましくは０.１〜１０，０００ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましくは１〜１，０００ｍＪ／ｃｍ^２である。

ホログラム記録媒体１００と物体光Ｌ２との間に、すり硝子等の拡散板を設置する。拡散板はできるだけホログラム記録媒体１００に近接させるかことが好ましいが参照光がホログラム記録媒体１００上で干渉縞を形成できるように照射するような間隔を取る必要がある。

図５は、ホログラム記録媒体にホログラムレンズを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。図５に示すように、レーザ光源１０から出射された波長が２００〜８００ｎｍの範囲にある可干渉性の光（レーザ光）をビームスプリッタ２０等を用いて２つの光線に分割する。そのうち一方の光線Ｌ１を参照光といい、他方の光線Ｌ２を物体光という。そして、ホログラム記録媒体１００上で参照光Ｌ１と再度合わさるように、物体光Ｌ２を反射ミラー３０などを用いることによって偏向させる。ホログラム記録媒体１００は、参照光Ｌ１及び偏向後の物体光Ｌ２が合成されて干渉縞が形成され得る位置に配置する。参照光Ｌ１及び物体光Ｌ２は、それぞれ対物レンズ４０等によって１０〜４０倍程度に径を拡大した後、ピンホール５０等により波面を綺麗に整形しておき、さらにコリメータレンズ６０等により拡散光を平行光に変換しておくことが好ましい。ここで、物体光Ｌ２については、さらにレンズ（平凸レンズ）７０を用いて平行光を収束光に変換する。なお、このように収束する物体光Ｌ２を得るためには、予め物体光Ｌ２の情報を記録した体積位相型マスターホログラムに光を照射して得られるマスターホログラムからの透過光（物体光）を用いることも可能である。

上記の光学系配置において、レーザ光源１０から数秒程度レーザ光を照射すると、ホログラムとなる参照光Ｌ１と物体光Ｌ２との干渉縞がホログラム記録媒体１００に記録される。なお、レーザ光の光量は、光強度と照射時間との積で表せば、好ましくは０.１〜１０，０００ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましくは１〜１，０００ｍＪ／ｃｍ^２である。

以上のようにして記録されたホログラムレンズを、フォトポリマー感光材料の所定領域毎に（ホログラム記録媒体１００の所定領域毎に）位置精度良く複数作製するためには、ホログラム記録媒体１００を上下方向及び水平方向にそれぞれ独立して移動させることのできるＹ−Ｚステージに載置・固定して、パーソナルコンピュータ等によりＹ−Ｚステージの移動量（ホログラム記録媒体１００の移動量）を制御しながらレーザ光を露光していくことが好ましい。さらに、作製される各要素ホログラムの寸法を精度良く設定するためには、ホログラム記録媒体１００と入射される参照光Ｌ１及び物体光Ｌ２との間に、マスク（遮光マスク）３００をできるだけホログラム記録媒体１００に近接させるか接触させて配置することが好ましい。マスク３００とホログラム記録媒体１００との間に隙間が存在すると、記録するべきホログラムレンズの寸法がホログラム記録媒体１００上に反映されないばかりか、光の拡散によって、本来記録するべきホログラムレンズの周辺のフォトポリマー感光材料やホログラムレンズに光が照射され、既に記録した要素ホログラムに光が照射された場合には過露光によって回折効率が低下したり、未記録のフォトポリマー感光材料に光が照射された場合には前露光されることになり、結果として明るさの均一なスクリーンを作製することが困難になるからである。

マスク３００としては、記録するホログラムレンズの寸法に相当する部分を切り抜いた遮光板や、透明基板のホログラムレンズの寸法に相当する以外の部分にクロム蒸着等を施したものを用いることができるが、何れにしてもできるだけ厚みが小さいものを用いることが好ましい。マスク３００の厚みが大きい場合には、光が透過する領域（例えば、遮光板の切り抜き部分）の内壁に光が照射され、その反射光が参照光Ｌ１及び物体光Ｌ２の干渉縞とさらに干渉する事態が生じたりする。その結果、作製したホログラムレンズの明るさが不均一になったり、ホログラムの周辺部分にスジや濁りなどが発生し、好ましくないからである。

＜ホログラム記録用の光源＞
本実施形態に係るホログラム記録用の光源としては、フォトポリマー感光材料に含まれる光重合開始剤又は光重合開始剤と光増感色素の組み合わせからなる光重合開始剤系に光源から発する光を照射した際に、電子移動を伴って重合性化合物の重合を誘発させるものであればよい。このような光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ等を例示することができる。これらの光源は、特に、マスターホログラムを利用して、作製したホログラムスクリーンやホログラムレンズの情報を他のホログラム記録媒体にコピーする際に好適に用いることができる。

また、本実施形態に係るホログラム記録用の光源として、前述のようにレーザ光源を用いることができる。レーザ光源から出射されるレーザ光は単一波長であり、可干渉性（コヒーレンス性）を有しているため、ホログラム記録（干渉縞記録）用として好適に用いることができる。より好ましい光源としては、コヒーレンス性により一層優れた光源、例えば、上記レーザ光源にエタロン等の光学素子を装着し、前記単一波長の周波数を単一周波数にしたものを例示することができる。

代表的なレーザ光源としては、発振波長２００〜８００ｎｍのレーザ光源、具体的にはＫｒ（波長６４７ｎｍ）、Ｈｅ−Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、Ａｒ（波長５１４．５ｎｍ、４８８ｎｍ）、ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザ光源を例示することができる。これらのレーザ光源は、単独で用いても或いは２個以上組み合わせて用いても良い。また、レーザ光源は連続光を発振するタイプでも、一定の又は任意の間隔でパルス発振するタイプでも良い。

以上に説明した作製方法によってホログラムスクリーン、ホログラムレンズは作製され、ホログラムに記録された干渉縞に応じて、照射された光線を特定の方向に回折させるように機能する。図６は、ホログラムレンズの回折機能を説明するための説明図であり、図６（ａ）はホログラムレンズ１１の側面図を、図６（ｂ）はホログラムレンズ１１の平面図を示す。図６に示すように、作成したホログラムレンズ１１に対して干渉縞記録時の参照光Ｌ１（図５参照）と共役な光（共役照明光）Ｌ１’を照射すると、その透過光は、干渉縞記録時の物体光Ｌ２（図５参照）と共役な回折光（共役回折光）Ｌ２’としてホログラムレンズ１１から出射されることになる。なお、本実施形態では、再生光として共役照明光Ｌ１’を照射する例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、再生光として干渉縞記録時の参照光Ｌ１を照射することも可能であり、この場合には、ホログラムレンズ１１の透過光として物体光Ｌ２が出射されることになる。

以上に説明した本実施形態に係るホログラムスクリーンおよびホログラムレンズを用いて、図７に示すスクリーンシステム１を構成する。ホログラムスクリーン１２（拡散スクリーン）とホログラムレンズ１１の間に、適当な厚さの透明板１ａをはさみ込み、焦点距離の調整を行うとよい。さらに、図８のように、スクリーンシステム１の両面に透明な保護基板１ｄを貼り付けてもよい。

上記のスクリーンシステム１を用いて３次元像を表示させるには、図９に示すように、スクリーンシステム１に対して、投影機９を用いて、点光源を再生すればよい。具体的には、光源と上記マスクの機能を奏する素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）とによって投影機を構成し、光源から出射した光線の反射光量を前記デバイスの各素子毎に独立別個に制御する構成や、光源及びマスクとしての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いて投影機を構成し、前記ディスプレイの各画素の濃度を独立別個に制御することによりマスク機能を実現する構成を採用することが可能である。なお、各要素ホログラム１１の寸法は、前記ＤＭＤやＬＣＤの素子（画素）の縦横複数個（例えば、縦横３×３個〜縦横８×８個）分に相当する寸法であることが望ましく、これは数十μｍ〜数ｍｍに相当することになる。

以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。

＜ホログラム記録媒体１の作製＞
９，９−ビス［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ）プロポキシフェニル］フルオレン（単体の屈折率：１．６３）１．０８ｇ（全組成物に対する重量百分率：２８．１重量％）、エチレングリコールジグリシジルエーテル（単体の屈折率：１．４６）１．０５ｇ（２７．４重量％）、ポリメチルメチルメタクリレート（単体の屈折率：１．４９）１．２５ｇ（３２．６重量％）、３，３'，４，４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン０．２５ｇ（６．５重量％）、シアニン系色素（２，５−ビス［（４−ジエチルアミノ）−２−メチルベンジリデン］シクロペンタノン）０．００８２ｇ（０．２重量％）、トリアリールスルホニウム系化合物（旭電化工業社製、「ＳＰ−１７０」、塩がヘキサフルオロアンチモネート）０．２ｇ（５．２重量％）、および溶媒としてアセトン５ｇを常温で混合し、フォトポリマー感光材料１を調製した。

上記調整後のフォトポリマー感光材料１を１０３ｍｍ×１２８ｍｍのガラス基板（MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS）の片面に、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍとなるようにスピンコートにより塗布した後、加熱処理を施すことによって塗布層から溶媒を除去して、基板と記録層とからなる２層構造の記録媒体１を作製した。

さらに、上記記録層上に、保護材として厚みが５０μｍのＰＥＴフィルムを被覆することにより、３層構造のホログラム記録媒体を作製した。

＜ホログラムスクリーンの作製＞
ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）レーザ光源から出射されたレーザ光をビームスプリッタで分割して、一方の光を凸レンズ、アパーチャーを用いて投影光（参照光）とし、他方の光をミラーを用いて偏向した後、凸レンズ、アパーチャーを用いて平行光（物体光）とした。凸レンズとホログラム記録媒体の間にすりガラスを配置し、ホログラム記録媒体表面で物体光と参照光が干渉縞を形成するようにホログラム記録媒体を設置した。なお、参照光と物体光の２光束の成す角度は４５度に設定した（図４参照）。

＜ホログラムスクリーンの評価＞
上記のようにして作製されたホログラムスクリーンについて、光パワーメータ(PHOTODYNE社製、OPTICAL POWER/ENERGY METER,MODEL 66XLA)を用いて０度入射光強度に対する透過光強度（０度透過率）と４５度入射光強度に対する透過光強度（４５度透過率）をそれぞれ測定し、以下の式（１）に基づいて回折効率を算出し評価した。
回折効率（％）＝（回折光強度／入射光強度）×１００ ・・・（１）

作製されたホログラムスクリーンの０度透過率は８１％と非常に透明で、４５度透過率は４２％、回折効率５８％と非常に大きな回折効率を示した。

＜ホログラム記録媒体２の作製＞
ポリメチルメタクリレート（三菱レイヨン社製、アクリペットＶＨ）５ｇと、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンのグリシジルエーテルのアクリル酸付加物（新日鐵化学社製、「ＡＳＦ４００」）３．９ｇと、ジエチルセバケート（和光純薬社製、「ＳＤＥ」）６ｇと、３，３′，４，４′−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン（日本油脂社製、「ＢＴＴＢ−２５」）１ｇと、シアニン系色素（日本感光色素社製、ＮＫ６１４１）０．０２３ｇ又はベースシチリル系色素（日本感光色素社製、ＮＫ１８１９）０．００９４ｇと、有機溶媒としてメチルエチルケトン１８ｇを常温で混合し、フォトポリマー感光材料２を調整した

上記調整後のフォトポリマー感光材料２を１０３ｍｍ×１２８ｍｍのガラス基板（MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS）の片面に、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍとなるようにスピンコートにより塗布した後、加熱処理を施すことによって塗布層から溶媒を除去して、基板と記録層とからなる２層構造の記録媒体２を作製した。

さらに、上記記録層上に、保護材として厚みが５０μｍのＰＥＴフィルムを被覆することにより、３層構造のホログラム記録媒体を作製した。

＜ホログラムレンズの作製＞
ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）レーザ光源から出射されたレーザ光をビームスプリッタで分割して、一方の光を対物レンズ、ピンホール及びコリメータレンズを用いて平行光（参照光）とし、他方の光をミラーを用いて偏向した後、対物レンズ、ピンホール、コリメータレンズ及び平凸レンズを用いて収束光（物体光）とした後、再び合成して干渉させた。
その干渉縞が形成され得る位置に開口２×２ｍｍのマスクを配置し、ホログラム記録媒体表面（ＰＥＴフィルム表面）とマスクとが接するようにホログラム記録媒体を設置した。また、ホログラム記録媒体は、Ｙ−Ｚステージ（中央精機製ＡＬＳ−２３０−Ｃ２Ｐ、ＡＬＺ−２３０−Ｃ２Ｐ）上に載置・固定することにより、ホログラム記録媒体の任意の部位で干渉縞を記録できるようにした。なお、参照光と物体光の２光束の成す角度は４５度に設定した（図５参照）。

この状態でホログラム記録媒体を露光し、ホログラムとなる干渉縞をホログラム記録媒体上に記録した。なお、ホログラム記録媒体上での物体光及び参照光のそれぞれの光強度を２０．０ｍＷ／ｃｍ^２として、１秒間露光した（露光量は４０．０ｍＪ／ｃｍ^２）。これにより、２×２ｍｍの寸法を有する透過型の体積位相型ホログラムが記録された。

上記のようにして記録された２×２ｍｍの体積位相型ホログラムをホログラムレンズとし、Ｙ−Ｚステージを用いてホログラム記録媒体の露光位置を移動させることにより、各ホログラムレンズが隣接するように、Ｙ軸方向に４０個、Ｚ軸方向に３０個、計１２００個のレンズを記録しホログラムレンズを作製した（図２参照）。

＜ホログラムレンズの評価＞
上記のようにして作製されたホログラムレンズについて、光パワーメータ(PHOTODYNE社製、OPTICAL POWER/ENERGY METER,MODEL 66XLA)を用いて入射光強度と４５度での回折光強度をそれぞれ測定し、以下の式（１）に基づいて回折効率を算出し評価した。
回折効率（％）＝（回折光強度／入射光強度）×１００ ・・・（１）

作製されたホログラムレンズの回折効率は７９％と大きな回折効率を示した。
作製されたホログラムレンズは着色が無く、現像工程や定着工程を経なくとも明るいものであった。また、ホログラムスクリーンおよびホログラムレンズの膜厚をマイクロメータを用いて測定したところ、膜厚分布は均一でありその値はそれぞれ２２μｍ、２３μｍであった。ホログラムレンズの記録は、記録層の凹凸ではなく屈折率変調のみによって行われており、可視光域について光の吸収が殆ど無く高透明なものであった。

＜３次元像表示用スクリーンシステム１の評価＞
前述で作製したホログラムスクリーンを用い、透明アクリル板を焦点距離のスペーサーとして、前述で作製したホログラムレンズとを重ね合わせてスクリーンシステム１とした。
作製したスクリーンシステム１のＰＥＴフィルム面（保護材表面）をディスプレイ面（視認側の面）とすると共に、背面側に配置した投影機（液晶ディスプレイ）から２次元像を構成する光をスクリーンシステム１に照射し、当該スクリーンシステム１を透過した光が下方に向けて回折されるように配置した。液晶ディスプレイの１画素の寸法は２５０μｍ□であるため、２ｍｍ×２ｍｍのホログラムレンズには、縦横８画素ずつ計６４画素から出射された光線が照射されることになる。ディスプレイ面を視認したところ、通常は透明であったところに明瞭な３次元像を観察することが可能であった。

＜３次元像表示用スクリーンシステム２の評価＞
市販のエンボス型拡散板(日本ゼオン製)を用い、透明アクリル板を焦点距離のスペーサーとして、前述で作製したホログラムレンズとを重ね合わせてスクリーンシステム２とした。
作製したスクリーンシステム２のホログラムレンズ側をディスプレイ面(視認側の面)とすると共に、背面側に設置した投影機（プロジェクター）から２次元像を構成する光をスクリーンシステム２に照射し、当該スクリーンシステム２に透過した光が下方に向けて回折されるように配置した。
ディスプレイ面を視認したところ、通常は半透明であったところに明瞭な３次元像を観察することが可能であった。

図１は、視差光線再生法による３次元像表示方法の概念を説明するための説明図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステムの概略構成を示す正面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステムを作製するためのホログラム記録媒体の概略構成を示す縦断面図である。 図４は、図３に示すホログラム記録媒体にホログラムスクリーンを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。 図５は、図３に示すホログラム記録媒体にホログラムレンズを記録するための光学系の一例を示す概略構成図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステムを構成するホログラムレンズの回折機能を説明するための説明図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステムの概略断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示用スクリーンシステムに保護基盤を設けた状態を示す概略断面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る３次元像表示装置を示す概略図である。 図１０は、点光源に対して本発明で３次元像を表示する方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１・・・３次元像表示用スクリーンシステム
８・・・３次元像表示装置
９・・・投影機
１１・・体積位相型ホログラム（ホログラムレンズ）
１２・・拡散スクリーン（ホログラムスクリーン）

Claims (7)

1. 投影装置より投影された映像光がホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、拡散されてホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を収束させることにより３次元像を視認させることができる３次元像表示用スクリーンシステムであって、表面に塗布されたフォトポリマー感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで湿式現像処理を必要とせずに記録され、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられていることを特徴とする３次元像表示用スクリーンシステム。
2. 表面に塗布された感光材料の所定領域毎に参照光と物体光の２光束を干渉させて露光することで、照射された光線をそれぞれ特定の方向に回折させる複数の体積位相型ホログラムレンズが設けられた３次元像表示用スクリーンシステムであって、
   投影装置より投影された視差画像の映像光を、ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンにより散乱、回折させたうえ、上記のホログラムレンズで、当該投影された各光線の透過光を結像させることにより３次元像を視認させることを特徴とする３次元像表示用スクリーンシステム。
3. 上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンが体積位相型ホログラムスクリーンであることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像表示用スクリーンシステム。
4. 上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンがエンボス型ホログラムスクリーンであることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元像表示用スクリーンシステム。
5. 上記のホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンがフォトポリマーを主成分とし、該ホログラムスクリーンまたは拡散スクリーンの０°入射光に対する透過率が６５％以上であり、設定回折角での入射光に対する透過率が４０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元像表示用スクリーンシステム。
6. 上記のホログラムレンズがフォトポリマーを主成分とし、該フォトポリマーの組成としてラジカル重合性モノマーとバインダーポリマーを混合させて屈折率分布を形成したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の３次元像表示用スクリーンシステム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の３次元像表示用スクリーンシステムに対して２次元像を構成する光線を投影する投影機を備え、前記投影機は、前記２次元像を構成する各光線の前記３次元像表示用スクリーンシステムに対する入射光量を独立別個に制御することが可能であることを特徴とする３次元像表示装置。