JP2898912B2 - Hologram recording / reproducing device - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、ホログラムの記録および
再生に対してきわめて好適な装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus which is very suitable for recording and reproducing holograms.
【0002】[0002]
【従来の技術】ホログラフィーは、完全な波面の再生技
術として、干渉測定、光情報処理、光学素子、3次元デ
ィスプレーなどに応用されている。ホログラム記録やホ
ログラム干渉を行うためには、銀塩感光材料を使用する
のが一般的であるが、銀塩感光材料は現像処理が必要で
あるため、リアルタイムホログラムを実現することはで
きない。一方、Bi1 2 SiO2 0 単結晶を初めとする
光誘起屈折効果を有する単結晶(フォトリフラクティブ
結晶)が、リアルタイムホログラム(RH)素子として
検討されている(例えば、「レーザー科学研究報告書」
1990、Mar.第1〜9頁「BSO単結晶のホログ
ラフィー記録特性について」参照)。この文献において
は、Bi1 2 SiO2 0 単結晶の結晶方位(110)面
に物体光、参照光を入射させ、(110)面の両端面に
電極を付け、干渉縞に垂直の方向に数kV/cmの電界
を印加している。2. Description of the Related Art Holography has been applied to interference measurement, optical information processing, optical elements, three-dimensional displays, etc. as a complete wavefront reproduction technique. In order to perform hologram recording and hologram interference, a silver halide photosensitive material is generally used. However, since a silver halide photosensitive material requires development processing, a real-time hologram cannot be realized. On the other hand, single crystals (photorefractive crystals) having a light-induced refraction effect, such as Bi 12 SiO 20 single crystals, have been studied as real-time hologram (RH) elements (for example, “Laser Science Research Report”).
1990, Mar. See pages 1-9, "About the holographic recording characteristics of BSO single crystals." In this document, object light and reference light are made incident on the (110) plane of the crystal orientation of the Bi 12 SiO 2 single crystal, electrodes are attached to both end faces of the (110) plane, and a number An electric field of kV / cm is applied.
【0003】ホログラムの寸法については、干渉測定、
光情報処理、光学素子の各用途においては、使用目的に
応じた制約はあるものの、必ずしも大きな寸法の素子を
必要とはしていない。しかし、最近実用化が待望されて
いる3次元ディスプレー用途では、ホログラム素子の寸
法をある程度以上大きくすることが、絶対に必要であ
る。なぜなら、3次元ディスプレー用途においては、人
の立体認識を可能とするためには、人の両眼視差を利用
する必要があるが、このためにはホログラム素子の寸法
が両目の間隔(50mm程度)以上でなければならない
からである。[0003] Regarding the dimensions of the hologram, interference measurement,
In each application of optical information processing and optical elements, although there are restrictions depending on the purpose of use, an element having a large size is not necessarily required. However, in three-dimensional display applications, which are expected to be put to practical use recently, it is absolutely necessary to increase the dimensions of the hologram element to a certain extent or more. This is because in a three-dimensional display application, it is necessary to utilize the binocular parallax of a person in order to enable the three-dimensional recognition of the person. For this purpose, the dimension of the hologram element is set to a distance between both eyes (about 50 mm). That is because it must be at least.
【0004】しかし、リアルタイムホログラム素子の寸
法の上限は、干渉縞を記録する記録部材であるBi1 2
SiO2 0 単結晶の形状、寸法によって物理的に制限さ
れてしまい、具体的には最大でも十数mm×十数mmで
あった。この寸法上の制限のために、リアルタイムホロ
グラム素子の用途は、現在のところ、干渉測定および光
情報処理のみに限定されている。しかし、リアルタイム
ホログラムは、今後特に実用化が強く要望されている技
術であり、具体的には、3次元CADシステム等の3次
元図像表示システムの出力機器としての応用が待望され
ている。従って、リアルタイムホログラム素子の大型化
が強く望まれている。However, the upper limit of the size of the real-time hologram element is Bi 1 2 which is a recording member for recording interference fringes.
It was physically limited by the shape and dimensions of the SiO 2 O single crystal, and specifically, it was at most a dozen mm × a dozen mm. Because of this dimensional limitation, the use of real-time hologram elements is currently limited to only interferometry and optical information processing. However, the real-time hologram is a technology that is strongly desired to be put to practical use in the future. Specifically, application as an output device of a three-dimensional image display system such as a three-dimensional CAD system is expected. Therefore, it is strongly desired to increase the size of the real-time hologram element.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、こうした
3次元ディスプレイにも応用可能な大寸法のホログラム
素子を開発するために研究を進めていたが、この過程
で、次の問題に遭遇した。即ち、前記の光学単結晶から
なる平板形状の記録部に対して物体光を入射させて干渉
縞を記録する際に、記録部の表面における反射によって
回折効率の低下が見られた。また、両眼をホログラム記
録素子に対して対向させ、再生光を両眼の反対側から記
録部に対して照射することによって、再生像を観察する
が、このときに、室内が明るいと外部の像が素子の表面
に明るく映し出され、反射されるために、再生像の観察
が困難になることがあった。更に、本発明者は、後述す
るように平板形状の素子を再生光に対して垂直な角度か
ら所定角度傾斜させることを検討していたが、この過程
で、素子の表面における物体光の反射だけでなく、物体
光の屈折によって、回折効率が著しく低下することがあ
った。The present inventor has been studying to develop a large-sized hologram element applicable to such a three-dimensional display, but encountered the following problems in the course of this research. . That is, when recording the interference fringes by irradiating the object light to the flat recording portion made of the optical single crystal, the diffraction efficiency was reduced due to reflection on the surface of the recording portion. In addition, the reconstructed image is observed by directing both eyes to the hologram recording element and irradiating the recording portion with the reconstructed light from the opposite side of the both eyes. Since the image is brightly reflected on the surface of the element and is reflected, it may be difficult to observe the reproduced image. Further, the present inventor has considered that the flat plate-shaped element is inclined at a predetermined angle from an angle perpendicular to the reproduction light as described later, but in this process, only the reflection of the object light on the surface of the element is considered. Instead, the diffraction efficiency was significantly reduced due to refraction of the object light.
【0006】本発明の課題は、ホログラム記録素子にお
いて、素子の表面における反射や屈折による回折効率の
低下や再生像の攪乱を防止できるような、新規なホログ
ラム記録再生装置を提供することである。It is an object of the present invention to provide a novel hologram recording / reproducing apparatus which can prevent a reduction in diffraction efficiency and a disturbance of a reproduced image due to reflection and refraction on the surface of the hologram recording element.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、光誘起屈折効果を示す光学単結晶から
なる記録部とこの記録部に対して電圧を印加するための
電極とを備えているホログラム記録素子、このホログラ
ム記録素子の記録再生光が通過する素子面に接する絶縁
性の透明な媒体であって、前記光学単結晶の屈折率と屈
折率の差が0.50以下である媒体、およびこの媒体の
素子側と反対側に位置し、この媒体と接する透光性の隔
壁を有することを特徴とする、ホログラム記録再生装置
に係るものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a recording section made of an optical single crystal exhibiting a photo-induced refraction effect, and an electrode for applying a voltage to the recording section. A hologram recording element comprising: an insulating transparent medium in contact with an element surface through which recording / reproducing light of the hologram recording element passes, wherein the difference between the refractive index and the refractive index of the optical single crystal is 0.50 or less. A hologram recording / reproducing apparatus, characterized by having a medium which is located on the side opposite to the element side of the medium and having a light-transmitting partition wall in contact with the medium.
【0008】本発明は、ホログラム記録再生素子自体
を、これと比較的近接した屈折率を有する絶縁性の媒体
中に収容した、概念的にまったく新しいホログラム記録
再生装置を提供するものであり、これによって、ホログ
ラム記録再生素子の記録部を構成する光学単結晶の表面
における光の強度や速度の変化、即ち光のエネルギー状
態の変化を最小限とすることができる。The present invention provides a conceptually completely new hologram recording / reproducing apparatus in which the hologram recording / reproducing element itself is accommodated in an insulating medium having a refractive index relatively close to the hologram recording / reproducing element. Accordingly, a change in light intensity and speed on the surface of the optical single crystal constituting the recording portion of the hologram recording / reproducing element, that is, a change in light energy state can be minimized.
【0009】特に好ましくは、ホログラム記録再生素子
を、絶縁性および流動性を有する媒体中に収容すること
ができる。この場合には、媒体を容器中に充填ないし収
容することができる。[0009] Particularly preferably, the hologram recording / reproducing element can be accommodated in a medium having insulating properties and fluidity. In this case, the medium can be filled or contained in the container.
【0010】ここで、媒体が絶縁性を有するとは、1k
V/mmの印加電圧に対して放電を起こさないことを意
味している。また、媒体が流動性を有するとは、気泡や
空隙を生むことなく、注入した媒体が容器中に充填可能
であることを意味している。また、媒体が透明であると
は、使用波長帯で著しい吸収や散乱を生じないことを意
味している。[0010] Here, the medium has insulating properties by 1k
This means that no discharge occurs for an applied voltage of V / mm. Further, that the medium has fluidity means that the injected medium can be filled in the container without generating bubbles or voids. Further, that the medium is transparent means that remarkable absorption and scattering do not occur in the used wavelength band.
【0011】本発明のホログラム記録再生装置の効果を
一層顕著とするためには、媒体と記録部との屈折率の差
を0.5以下とすることが好ましく、0.1以下とする
ことが更に好ましい。更には、両者の屈折率の差を実質
的に同じにすることが特に好ましい。In order to make the effect of the hologram recording / reproducing apparatus of the present invention more remarkable, the difference in the refractive index between the medium and the recording section is preferably 0.5 or less, and more preferably 0.1 or less. More preferred. Further, it is particularly preferable to make the difference between the two refractive indexes substantially the same.
【0012】具体的に使用できる媒体の種類は、記録部
の屈折率との組み合わせによるが、下記の材質からなる
屈折液を好ましく利用できる。シリコン系オイル、砒素
トリプロマイド、ジサルファイド/セレン化合物、セレ
ン化合物を含むフォーミュレーション、砒素トリプロマ
イド/ジサルファイド系フォーミュレーション等。The type of medium that can be specifically used depends on the combination with the refractive index of the recording section, but a refraction liquid composed of the following materials can be preferably used. Silicon-based oil, arsenic tripromide, disulfide / selenium compounds, formulations containing selenium compounds, arsenic tripromide / disulfide-based formulations, etc.
【0013】こうした屈折液としては、屈折率1.30
0〜2.31程度のものが入手可能であるが、素子を、
後述するような複屈折性の単結晶によって形成する場合
には、通常は屈折率が1.9〜2.31の範囲内のもの
が好ましい。この観点からは、モリテックス社から入手
できるカーギル(Cargille)標準屈折液の「Series
H」、「Series EH」、「Series FH」が特に好ま
しい。この「Series H」は、砒素トリプロマイド/ジ
サルファイド系フォーミュレーションであり、「Series
EH」は、セレン化合物を含むフォーミュレーション
であり、「Series FH」は、砒素トリブロマイド/ジ
サルファイド/セレン化合物系フォーミュレーションで
ある。Such a refraction liquid has a refractive index of 1.30.
Although those having about 0 to 2.31 are available,
When it is formed of a birefringent single crystal as described later, it is usually preferable that the refractive index is in the range of 1.9 to 2.31. From this point of view, Cargille standard refraction fluids available from Moritex, Inc.
H "," Series EH "and" Series FH "are particularly preferred. This “Series H” is an arsenic tripromide / disulfide-based formulation, and “Series H”
“EH” is a formulation containing a selenium compound, and “Series FH” is a arsenic tribromide / disulfide / selenium compound-based formulation.
【0014】また、本発明においては、このような屈折
液を隔壁の間に収容し、あるいは容器中に収容した後
に、この屈折液を固形化ないしゲル化させてもよい。こ
れによって、本発明の装置の取扱いを一層容易とするこ
とができる。In the present invention, the refraction liquid may be solidified or gelled after the refraction liquid is contained between the partition walls or in a container. This makes it easier to handle the device of the present invention.
【0015】[0015]
【発明の実施形態】以下、本発明の具体的な実施形態に
ついて順次説明する。光誘起屈折効果を有する光学単結
晶としては、Bi1 2 SiO2 0 単結晶、Bi1 2 Ge
O2 0 単結晶、LiNbO3 単結晶等が好ましいが、こ
のうち光誘起効果の感度が大きいBi1 2 SiO2 0 単
結晶が特に好ましい。各記録部に形成する電極として
は、透明電極と不透明電極とのいずれも使用することが
できる。この透明電極の材質としては、酸化スズ膜、酸
化インジウムスズ膜等を例示することができる。また、
不透明電極の材質としては、金属ペーストと呼ばれる、
銀粉等の導電材料を含有させた導電接着剤や、アルミニ
ウム、金、クロム、チタン等の金属膜を例示することが
できる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be sequentially described. Examples of the optical single crystal having the photo-induced refraction effect include Bi 12 SiO 20 single crystal and Bi 12 Ge
O 2 0 single crystal, but LiNbO 3 single crystal or the like is preferred, the sensitivity of the out light induced effect is greater Bi 1 2 SiO 2 0 monocrystalline particularly preferred. Either a transparent electrode or an opaque electrode can be used as an electrode formed in each recording section. Examples of the material of the transparent electrode include a tin oxide film and an indium tin oxide film. Also,
As the material of the opaque electrode, called a metal paste,
Examples thereof include a conductive adhesive containing a conductive material such as silver powder, and a metal film such as aluminum, gold, chromium, and titanium.
【0016】ホログラム記録再生装置において使用でき
る物体光、参照光としては、特に限定はないが、現状で
は、Bi1 2 SiO2 0 単結晶が光伝導効果を示す波長
488nmのアルゴンイオンレーザー光を好ましく使用
でき、再生光としては、Bi1 2 SiO2 0 単結晶が光
伝導効果を示さない波長633nmのヘリウムネオンレ
ーザー光を好ましく使用できる。The object light and the reference light that can be used in the hologram recording / reproducing apparatus are not particularly limited. At present, argon ion laser light having a wavelength of 488 nm, which shows a photoconductive effect of a Bi 12 SiO 20 single crystal, is preferable. use can, as a reproduction light, Bi 1 2 SiO 2 0 single crystal a helium-neon laser light having a wavelength of 633nm which does not exhibit photoconductivity effect can be preferably used.
【0017】図1(a)、(b)は、それぞれ、本発明
の実施例に係るホログラム記録再生装置を模式的に示す
断面図であり、図1(c)は、図1(b)のホログラム
記録再生装置を示す平面図である。図2(a)、(b)
は、従来のホログラム記録再生装置を使用して3次元デ
ィスプレイを作製したときの問題点を説明するための模
式図であり、図3は、本発明者が検討したホログラム記
録再生装置を示す斜視図である。FIGS. 1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (c) is a sectional view of FIG. 1 (b). It is a top view which shows a hologram recording / reproducing apparatus. FIG. 2 (a), (b)
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a problem when a three-dimensional display is manufactured using a conventional hologram recording / reproducing apparatus. FIG. 3 is a perspective view showing the hologram recording / reproducing apparatus studied by the present inventors. It is.
【0018】本発明者は、いわゆる(110)ウエハー
を使用してホログラム記録再生素子を作製していた。B
i1 2 SiO2 0 単結晶は、立方晶に属しており、〈1
00〉軸、〈010〉軸、〈001〉軸は等価である。
現状では、ホログラム記録再生素子においては(11
0)ウエハーから記録部を切り出すことが行われてい
る。この素子を使用して3次元ディスプレイを構成する
ためには、図2(a)に示すように、所定の光学系10
を暗箱9の中に収容し、暗箱9の縁部に素子4を取り付
ける。そして、素子4の(110)面に対してほぼ垂直
な方向に再生光11を照射し、再生像を得る。光学系1
0と反対側にいる観察者8が、この再生像を観察する。
観察者8の視線7は、再生光とほぼ反対側から、(11
0)面に対して垂直な方向に向かっている。The inventor has manufactured a hologram recording / reproducing element using a so-called (110) wafer. B
The i 12 SiO 20 single crystal belongs to the cubic system, and <1
The 00> axis, the <010> axis, and the <001> axis are equivalent.
At present, (11)
0) A recording unit is cut out from a wafer. In order to form a three-dimensional display using this element, as shown in FIG.
Is housed in the dark box 9, and the element 4 is attached to the edge of the dark box 9. Then, the reproduction light 11 is irradiated in a direction substantially perpendicular to the (110) plane of the element 4 to obtain a reproduction image. Optical system 1
An observer 8 on the side opposite to 0 observes this reproduced image.
The line of sight 7 of the observer 8 is (11
0) The direction is perpendicular to the plane.
【0019】光学系10を暗箱9内に収容したのは、余
分な光を素子4に対して照射しないようにするためであ
る。また、3次元ディスプレイにおいては、図2に示し
たように、外部から再生像を観察する必要があるので、
素子4の本体は暗箱の外部に露出させておく必要があ
る。The optical system 10 is housed in the dark box 9 in order to prevent extra light from irradiating the element 4. Also, in a three-dimensional display, as shown in FIG. 2, it is necessary to observe a reproduced image from the outside.
The body of the element 4 needs to be exposed outside the dark box.
【0020】素子4に干渉縞を書き込むための物体光
や、再生光の光源には、レーザー光源を使用するが、レ
ーザー光の光量には上限があり、無制限に明るくするこ
とはできない。特に、装置全体の大型化を防止するため
には、できるだけ小型のレーザー光源を使用する必要が
ある。従って、再生像の明るさには限界がある。一方、
立体表示素子として使用する場合には、好ましくは、図
2(b)に模式的に示すように、観察者8が通常の明る
い室内照明12の下にいるような環境下でも、使用でき
るようにしたい。A laser light source is used as a light source for object light for writing interference fringes on the element 4 and for reproducing light. However, there is an upper limit to the amount of laser light, and it is not possible to increase the brightness without limit. In particular, it is necessary to use a laser light source that is as small as possible in order to prevent the entire apparatus from becoming large. Therefore, there is a limit to the brightness of the reproduced image. on the other hand,
When used as a stereoscopic display element, preferably, as schematically shown in FIG. 2B, it can be used even in an environment where the observer 8 is under normal bright indoor lighting 12. Want to.
【0021】しかし、室内照明12から直接に照射され
る光や室内の物体からの反射光13が、素子4の表面に
対して照射され、ここで反射するために、反射光14が
観察されることになる。一方、再生像は、矢印15のよ
うに観察者側へと向かって進行する。このため、室内照
明などの反射像は、3次元の再生像の上にそのまま重な
って見える。そして、暗箱内のレーザー光の明るさには
限界がある一方、室内照明は相対的に明るいので、素子
4の表面で反射される反射像の方が、再生像よりも明る
くなってしまい、再生像の観察に支障をきたすことが判
明してきた。However, the light directly radiated from the indoor lighting 12 and the reflected light 13 from the indoor object are radiated to the surface of the element 4 and reflected there, so that the reflected light 14 is observed. Will be. On the other hand, the reproduced image advances toward the observer as indicated by arrow 15. For this reason, a reflected image such as indoor lighting appears to be superimposed on the three-dimensional reproduced image as it is. Then, while the brightness of the laser light in the dark box is limited, the room illumination is relatively bright, so that the reflected image reflected on the surface of the element 4 becomes brighter than the reproduced image. It has been found to interfere with the observation of the image.
【0022】本発明者は、素子4の表面における反射を
防止するために、図3に示すような素子を検討した。こ
こで、素子4の記録部5は長方形の平板形状であり、こ
の記録部5の一対の端面に電極18がそれぞれ形成され
ており、各電極18はそれぞれ電線17によって直流電
源16に対して接続されている。ここで、記録部5の観
察者8側の主面を被覆するように透明な反射防止膜19
を形成してみた。こうした反射防止膜19は、一般的に
は、誘電体膜によって形成されるが、こうした膜の抵抗
率は高くとも109 Ω・cm程度である。一方、記録部
の抵抗率は通常101 4 Ω・cm程度であって、反射防
止膜の抵抗率は、相対的にかなり低い。そして、ホログ
ラムの記録や再生を行う際には、高電圧を素子に対して
印加するので、反射防止膜19が、所定の電圧の印加を
妨げたり、絶縁破壊の原因となることが判明した。The inventor studied an element as shown in FIG. 3 in order to prevent reflection on the surface of the element 4. Here, the recording portion 5 of the element 4 has a rectangular flat plate shape, and electrodes 18 are formed on a pair of end surfaces of the recording portion 5, and each electrode 18 is connected to a DC power supply 16 by an electric wire 17. Have been. Here, a transparent antireflection film 19 is formed so as to cover the main surface of the recording unit 5 on the viewer 8 side.
I tried to form. Such an antireflection film 19 is generally formed of a dielectric film, and the resistivity of such a film is at most about 10 9 Ω · cm. On the other hand, the resistivity of the recording portion is usually about 10 14 Ω · cm, and the resistivity of the antireflection film is relatively relatively low. When a hologram is recorded or reproduced, a high voltage is applied to the element. Therefore, it has been found that the antireflection film 19 prevents application of a predetermined voltage or causes dielectric breakdown.
【0023】本発明においては、このような素子の表面
における反射を著しく減少させることができ、また屈折
率の変化も最小限に抑えることができる。これを利用し
て、明るい照明の下や、時には野外においても、ホログ
ラムの再生像に対して重複する外部の風景等の反射像を
最小限に抑えることが可能になる。In the present invention, the reflection on the surface of such an element can be significantly reduced, and the change in the refractive index can be minimized. By utilizing this, it is possible to minimize a reflection image of an external scenery or the like that overlaps with the reproduced image of the hologram even under bright illumination or sometimes even outdoors.
【0024】具体的には、図1(a)〜(c)に示す各
ホログラム記録再生装置1A、1Bにおいては、それぞ
れ、例えば直方体形状の容器2の中に、絶縁性および流
動性を有する透明な媒体3が収容されており、この媒体
3の中に、ホログラム記録再生素子4が収容されてい
る。この素子4においては、記録部5の主面が(11
0)面であり、記録部5の一対の(001)面にそれぞ
れ電極18が形成されており、これらの電極18が直流
電源16に接続されている。再生光11は、記録部5の
(110)面に対して入射する。むろん容器2の形状に
は特に限定はない。More specifically, in each of the hologram recording / reproducing apparatuses 1A and 1B shown in FIGS. 1A to 1C, for example, a transparent material having insulating properties and fluidity is placed in a rectangular parallelepiped container 2 respectively. A medium 3 is accommodated therein, and a hologram recording / reproducing element 4 is accommodated in the medium 3. In this element 4, the main surface of the recording section 5 is (11)
The electrodes 18 are respectively formed on a pair of (001) surfaces of the recording unit 5, and these electrodes 18 are connected to the DC power supply 16. The reproduction light 11 enters the (110) plane of the recording unit 5. Of course, the shape of the container 2 is not particularly limited.
【0025】再生光の光源側から観察者の方へと向かっ
て、再生光は、容器2の壁面2d、2c、2b、2aを
順次に透過する。図1(a)の装置においては、観察者
側の内側の壁面2bに反射防止膜6Aが形成されてお
り、図1(b)の装置においては、反射防止膜6Aに加
えて、更に観察者側の外側の壁面2aにも反射防止膜6
Bが形成されている。ここで、本発明の装置において
は、通常は、媒体3と容器2との屈折率の差の方が相対
的に大きく、容器2と大気との屈折率の差が相対的には
小さい。また、観察者側の壁面における反射の方が、装
置の外部の風景からの反射光による影響が大きかった。
従って、特に観察者側の内側壁面2bに反射防止膜を形
成することが最も効果が大きく、これに加えて観察者側
の外側壁面2aに反射防止膜を形成することが特に有効
である。しかし、更に再生光の光源側の内側壁面2cお
よび外側壁面2d上にも反射防止膜を形成することが、
より一層好ましい。The reproduction light sequentially passes through the wall surfaces 2d, 2c, 2b, and 2a of the container 2 from the light source side of the reproduction light toward the observer. In the apparatus shown in FIG. 1A, an antireflection film 6A is formed on the inner wall surface 2b on the observer side. In the apparatus shown in FIG. 1B, the observer is further provided in addition to the antireflection film 6A. Anti-reflection film 6 on outer side wall 2a
B is formed. Here, in the apparatus of the present invention, the difference in the refractive index between the medium 3 and the container 2 is usually relatively large, and the difference in the refractive index between the container 2 and the atmosphere is relatively small. In addition, the reflection on the wall surface on the observer side was more affected by the reflected light from the scenery outside the apparatus.
Therefore, it is most effective to form an antireflection film on the inner wall surface 2b on the observer side, and it is particularly effective to form an antireflection film on the outer wall surface 2a on the observer side. However, it is possible to further form an antireflection film on the inner wall surface 2c and the outer wall surface 2d on the light source side of the reproduction light,
Even more preferred.
【0026】これらの実施形態によれば、素子の表面に
おける反射を最小限とできるだけでなく、容器の壁面に
おける反射に起因する再生像の攪乱も、容器の壁面上の
反射防止膜6A、6Bによって有効に防止することがで
きるので、特に好ましい。しかも、これらの反射防止膜
は、いずれも直接素子に形成されているものではなく、
容器2の壁面上に形成されているために、直流電源から
の電圧は媒体3によって絶縁されており、これらの反射
防止膜に対して印加されることはない。従って、前記し
たような、反射防止膜に起因する印加電圧の制御の困難
や絶縁破壊は生じない。According to these embodiments, not only can the reflection on the surface of the element be minimized, but also the disturbance of the reproduced image caused by the reflection on the wall surface of the container is prevented by the antireflection films 6A and 6B on the wall surface of the container. It is particularly preferable because it can be effectively prevented. Moreover, none of these antireflection films are formed directly on the element.
Since it is formed on the wall of the container 2, the voltage from the DC power supply is insulated by the medium 3 and is not applied to these antireflection films. Therefore, there is no difficulty in controlling the applied voltage or dielectric breakdown caused by the anti-reflection film as described above.
【0027】媒体を収容する容器の材質としては、光学
石英ガラス等の、透明で研磨が容易で脈理のない材質が
好ましい。また、媒体の屈折率と容器の屈折率との差
は、1.0以下とすることが好ましく、0.5以下とす
ることが一層好ましい。また、反射防止膜の材質として
は、SiO2 、TiO2 、ZrO2 等を例示することが
できる。これらは、後の実施例においても同様に適用で
きる。As the material of the container for accommodating the medium, a transparent, easily polished and striae-free material such as optical quartz glass is preferable. Further, the difference between the refractive index of the medium and the refractive index of the container is preferably 1.0 or less, more preferably 0.5 or less. Examples of the material of the antireflection film include SiO 2 , TiO 2 , and ZrO 2 . These can be similarly applied to the following embodiments.
【0028】図4は、本発明の他の実施形態に係るホロ
グラム記録再生装置1Cを模式的に示す断面図である。
この装置も、暗箱9の外縁部に取り付けられている。容
器20の中に媒体3が収容されており、媒体3の中に、
ホログラム記録再生素子4が収容されている。この素子
4においては、記録部5の主面が(110)面であり、
記録部5の一対の端面に、それぞれ電極18が形成され
ている。暗箱9内の光学系から出射した再生光11は、
容器20の光学系側の外側壁面20d、内側壁面20c
を透過し、記録部5を透過し、更に観察者側の内側壁面
20b、20aを順次に透過する。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus 1C according to another embodiment of the present invention.
This device is also attached to the outer edge of the dark box 9. The medium 3 is accommodated in the container 20, and in the medium 3,
The hologram recording / reproducing element 4 is accommodated. In the element 4, the main surface of the recording section 5 is the (110) plane,
Electrodes 18 are respectively formed on a pair of end surfaces of the recording unit 5. The reproduction light 11 emitted from the optical system in the dark box 9 is
Outer wall surface 20d on the optical system side of container 20, inner wall surface 20c
, The recording portion 5, and the inner wall surfaces 20b and 20a on the observer side sequentially.
【0029】ここで、本例においては、容器20の観察
者側の周壁21は、再生光の光軸に垂直な平面に対して
(記録部5の(110)面に対して)、所定角度αだけ
傾斜している。これと同時に、壁面20aおよび20b
に対向する位置に、例えば再生光と平行な方向に延びる
ように、遮光板22を設置する。これによって、観察者
の方向へと進行するべき外部からの反射光50が遮光板
22によって遮られるために、外部からの反射像による
再生像の攪乱を防止することができる。この遮光板は、
光沢のないものを使用することが好ましい。なお、図4
の装置においても、壁面20a、20b、20c、20
dにそれぞれ反射防止膜を形成することができる。Here, in the present example, the peripheral wall 21 of the container 20 on the observer side has a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the reproduction light (with respect to the (110) plane of the recording unit 5). It is inclined by α. At the same time, the wall surfaces 20a and 20b
A light-shielding plate 22 is installed at a position facing the light source, for example, so as to extend in a direction parallel to the reproduction light. Thus, since the reflected light 50 from the outside, which should travel in the direction of the observer, is blocked by the light shielding plate 22, it is possible to prevent the reproduced image from being disturbed by the reflected image from the outside. This shading plate,
It is preferable to use a non-glossy material. FIG.
Also in the device of the above, the wall surfaces 20a, 20b, 20c, 20
An antireflection film can be formed on each of d.
【0030】なお、αは30〜60°とすることが特に
好ましい。αを30°以上とすることによって、反射を
防止する作用効果を顕著とすることができる。また、α
を増加させると、これに応じて遮光板を長くする必要が
あり、このために素子の寸法が大きくなってくるが、α
を60°以下とすることによって、比較的にコンパクト
な小型の素子を提供することができる。It is particularly preferable that α is 30 to 60 °. By setting α to 30 ° or more, the effect of preventing reflection can be remarkable. Also, α
Increases, the length of the light-shielding plate needs to be increased accordingly, and the size of the element increases.
Is set to 60 ° or less, a relatively compact and small element can be provided.
【0031】以上述べてきた素子においては、記録部5
の(110)面に対して垂直な方向に物体光および再生
光が入射するようにしており、〈01−1〉方位に電圧
を印加する。これによって最も高い回折効率が得られる
ことが知られている。しかし、このような形態のホログ
ラム記録再生素子は、主として製造上の観点から次の問
題点があった。In the element described above, the recording unit 5
The object light and the reproduction light are made to enter in a direction perpendicular to the (110) plane, and a voltage is applied in the <01-1> direction. It is known that this provides the highest diffraction efficiency. However, such a hologram recording / reproducing element has the following problems mainly from the viewpoint of manufacturing.
【0032】ホログラム記録再生素子用の光学単結晶と
しては、ケイ酸ビスマス、やゲルマン酸ビスマスが特に
好適であるとされているが、これらの単結晶は通常引き
上げ法(チョクラルスキー法)によって作製されてい
る。この際には、図5(a)に示すように、通常円柱形
状の単結晶のブール24を溶融液から引き上げるが、こ
のブールの引き上げ軸の方向は〈100〉の方位であ
る。このブールから前記の(110)ウエハー25を切
り出す際には、このウエハー25の主面が〈011〉方
位となるように、ウエハー25を縦方向に切り出すこと
になる。このブールとしては、現在のところ、直径80
mm、長さ100mm程度のものが得られている。As an optical single crystal for a hologram recording / reproducing element, bismuth silicate and bismuth germanate are considered to be particularly suitable, but these single crystals are usually prepared by a pulling method (Czochralski method). Have been. At this time, as shown in FIG. 5 (a), the boule 24, which is usually a columnar single crystal, is pulled up from the melt, and the direction of the pulling axis of this boule is the <100> direction. When cutting the (110) wafer 25 from this boule, the wafer 25 is cut in the vertical direction so that the main surface of the wafer 25 has the <011> orientation. This boule currently has a diameter of 80
mm and a length of about 100 mm are obtained.
【0033】前記したように、この切断方位によって、
最も回折効率の高い方位の大型のウエハーを切り出すこ
とができる。しかし、図5(a)に示すような形態のウ
エハー25を円柱形状のブールから切り出すためには、
複雑な切断工程を実施する必要がある。また、1体のブ
ールから切り出すことができる所定の寸法のウエハーの
枚数が非常に少なく、切断の残りの残材が多かった。As described above, depending on the cutting direction,
It is possible to cut out a large-sized wafer having an orientation with the highest diffraction efficiency. However, in order to cut a wafer 25 having a form as shown in FIG.
It is necessary to perform a complicated cutting process. In addition, the number of wafers of a predetermined size that can be cut out from one boule was very small, and the remaining material remaining after cutting was large.
【0034】そこで、本発明者は、図6に示すような形
態の新規なホログラム素子を開発した。この素子の製造
過程およびホログラム記録・再生方法について、順次説
明していく。図5(b)に示すように、円柱形状のブー
ル24を作製した後,このブールの引き上げ方向、即ち
〈100〉の結晶方位に対して垂直な方向に向かって、
ブール24を切断することによって、円板形状のウエハ
26を切り出す。このウエハー26の主面は(100)
面である。このようにウエハー26を切り出す切断工程
は、もとのブールの形状をそのまま利用することができ
るので、きわめて簡単であり、工程数が少ない。また、
切断後に残る残材がきわめて少なくなるので、製造上は
極めて有利である。Therefore, the present inventor has developed a novel hologram element having a form as shown in FIG. The manufacturing process of this element and the hologram recording / reproducing method will be sequentially described. As shown in FIG. 5B, after the column-shaped boule 24 is manufactured, the boule is pulled up, that is, in the direction perpendicular to the crystal orientation of <100>.
By cutting the boule 24, a disk-shaped wafer 26 is cut out. The main surface of the wafer 26 is (100)
Plane. Since the original boule shape can be used as it is, the cutting step for cutting out the wafer 26 is very simple and the number of steps is small. Also,
Since the residual material remaining after cutting is extremely small, it is extremely advantageous in manufacturing.
【0035】本発明者は、図6(a)、(b)にそれぞ
れ示すように、ブールから切り出した円板形状のウエハ
ー26をそのまま記録部として使用し、各素子を作製し
た。記録部26の主面26aは(100)面である。図
6(a)、(b)の素子27A、27Bにおいては、記
録部26の外周縁面26b上に、それぞれ一対の電極2
8A、28Bが形成されている。各電極28Aと28B
とは、それぞれ互いに相対向するように、記録部26の
中心に対して点対称となるように形成されている。ただ
し、素子27Aにおいては、各電極は〈010〉軸を中
心として対称な形となるように扇形に形成されており、
素子27Bにおいては、各電極は〈011〉方位を中心
として対称な形となるように扇形に形成されている。円
形の記録部26の中心から見たときの各電極の角度を、
2βとする。As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the present inventor manufactured each element by using a disk-shaped wafer 26 cut out from a boule as a recording unit as it is. The main surface 26a of the recording unit 26 is a (100) plane. In the elements 27A and 27B shown in FIGS. 6A and 6B, a pair of electrodes 2 are provided on the outer peripheral surface 26b of the recording unit 26, respectively.
8A and 28B are formed. Each electrode 28A and 28B
Are formed symmetrically with respect to the center of the recording unit 26 so as to face each other. However, in the element 27A, each electrode is formed in a fan shape so as to be symmetric about the <010> axis.
In the element 27B, each electrode is formed in a fan shape so as to be symmetric about the <011> direction. The angle of each electrode when viewed from the center of the circular recording unit 26 is
2β.
【0036】このような素子を使用した場合の入射光の
光軸との関係についても検討した。こうした(100)
ウエハー、ないしウエハーから切り出した記録部をホロ
グラム記録再生素子として使用すると、記録部の主面は
(100)面となるが、(100)面に対して物体光や
再生光を入射させても、フォトリフラクティブ効果を得
ることはできないので、ホログラム用途には使用できな
いものと考えられてきた。しかし、本発明者は、図7
(a)および(b)に示すように、記録部を物体光等に
対して傾斜させ、かつ電界を加えた場合に得られるフォ
トリフラクティブ効果の度合いについて、初めて検討し
てみた。ここでは、入射光30の光軸を〈100〉方位
に対してθ傾斜させ、〈100〉方位と〈001〉とに
よって構成される平面に対して電界Eの方向をφ傾斜さ
せたものとする。The relationship between the incident light and the optical axis when such an element was used was also examined. These (100)
When a wafer or a recording section cut out from the wafer is used as a hologram recording / reproducing element, the main surface of the recording section becomes the (100) plane, but even if object light or reproduction light is incident on the (100) plane, Since no photorefractive effect can be obtained, it has been considered that it cannot be used for hologram applications. However, the inventor of FIG.
As shown in (a) and (b), the degree of the photorefractive effect obtained when the recording unit is inclined with respect to the object light or the like and an electric field is applied was examined for the first time. Here, the optical axis of the incident light 30 is inclined by θ with respect to the <100> direction, and the direction of the electric field E is inclined by φ with respect to a plane formed by the <100> direction and <001>. .
【0037】この状態で、入射光の光軸と(100)方
位との傾斜角度θを変更させると、例えば図8のグラフ
に示すように、回折効率(任意単位)が顕著に変化する
ことを確認した。ここで、回折効率は、θが30〜60
°の範囲内で大きくなり、40°〜50°の範囲内で顕
著に大きくなった。明るい再生画像を得るためには、こ
の回折効率を最大化することが必要であり、このために
上記の所定の傾斜角度θを設定する必要があることを発
見した。In this state, when the inclination angle θ between the optical axis of the incident light and the (100) direction is changed, for example, as shown in the graph of FIG. 8, the diffraction efficiency (arbitrary unit) significantly changes. confirmed. Here, the diffraction efficiency is such that θ is 30 to 60.
° in the range of 40 ° to 50 °. In order to obtain a bright reproduced image, it has been found that it is necessary to maximize the diffraction efficiency, and for this purpose, it is necessary to set the above-mentioned predetermined inclination angle θ.
【0038】また、本発明者は、記録部の形態として、
図6に示したように円板形状のウエハーをそのまま使用
することに想到した。これによって、特にリアルタイム
ホログラムに極めて好適な素子を提供することができ
る。なぜなら、リアルタイムホログラム用の素子におい
ては、両眼視差を利用するために記録部の幅を大きくす
る必要があるが、円形のウエハーから長方形の記録部を
切り出すと、円形のウエハーの外周部分を大幅に切り落
とす必要があるために、記録部の幅が著しく減少するか
らである。Further, the present inventor has proposed that the recording section has the form
As shown in FIG. 6, the present inventors have conceived of using a disk-shaped wafer as it is. This makes it possible to provide an element that is particularly suitable for a real-time hologram. This is because, in the real-time hologram element, it is necessary to increase the width of the recording part in order to utilize binocular parallax.However, when a rectangular recording part is cut out from a circular wafer, the outer peripheral part of the circular wafer is greatly reduced. This is because the width of the recording portion is significantly reduced because it is necessary to cut off the recording portion.
【0039】しかし、従来のホログラム記録再生素子用
においては、長方形の記録部を使用しており、かつこの
記録部の相対向する端面に平行平板電極を形成すること
によって、結晶の内部の電界が均一になるようにしてい
る。しかし、円形のウエハーの外周縁部に対して電極を
形成しても、ウエハーの内部における電界の分布は均一
にはなりそうもなく、回折効率の不均一を招くものと考
えられる。しかし、本発明者は、実際に計算機によるシ
ュミレーションと、実際の回折効率の測定試験とを行っ
た結果、図6に示すような形態で一対の電極を形成する
ことによって、結晶内部における電界をほぼ均一とし、
結晶内部での回折効率のバラツキを著しく少なくできる
ことを見いだした。However, in the conventional hologram recording / reproducing element, a rectangular recording portion is used, and by forming parallel plate electrodes on opposite end faces of the recording portion, the electric field inside the crystal is reduced. I try to make it even. However, even if the electrodes are formed on the outer peripheral portion of the circular wafer, the distribution of the electric field inside the wafer is unlikely to be uniform, and it is considered that the diffraction efficiency becomes non-uniform. However, the present inventor has performed a simulation by a computer and a measurement test of an actual diffraction efficiency. As a result, by forming a pair of electrodes in a form as shown in FIG. Uniform and
It has been found that variations in diffraction efficiency inside the crystal can be significantly reduced.
【0040】しかし、本発明者は、更に次の問題がある
ことを見いだした。即ち、前述した検討結果から見て、
図9に模式的に示すように、素子27A(27B)の
〈100〉方位(法線31)を光軸30に対して傾斜さ
せて素子を設置する必要があった。この傾斜角をγとす
る。しかし、大気の屈折率は通常1.0であるのに対し
て、ホログラム記録再生素子を構成する光学単結晶の屈
折率は通常は2.4〜2.6であって、両者の屈折率に
は多大な相違がある。このために、入射光30は屈折
し、素子の記録部の中を32のように伝搬し、再び他方
の主面26aから33のように出射する。入射光30と
出射光33とは互いに平行である。However, the present inventor has further found the following problem. In other words, from the above examination results,
As schematically shown in FIG. 9, it was necessary to install the element 27A (27B) with the <100> direction (normal 31) inclined with respect to the optical axis 30. This inclination angle is defined as γ. However, while the refractive index of the atmosphere is usually 1.0, the refractive index of the optical single crystal constituting the hologram recording / reproducing element is usually 2.4 to 2.6. Are very different. For this reason, the incident light 30 is refracted, propagates through the recording portion of the element as 32, and emerges again as 33 from the other main surface 26a. The incident light 30 and the outgoing light 33 are parallel to each other.
【0041】このθの上限値は、前記した屈折率の相違
から0°〜25°に過ぎない。このように、結晶内に実
際に入射した光と結晶の〈100〉方位との角度が小さ
いために、たとえ入射角γを45°付近に設定したとし
ても、回折効率は小さくなり、特にリアルタイムホログ
ラムによる3次元ディスプレイの用途においては、実用
に耐えない。The upper limit of θ is only 0 ° to 25 ° due to the difference in refractive index described above. As described above, since the angle between the light actually incident on the crystal and the <100> direction of the crystal is small, even if the incident angle γ is set to around 45 °, the diffraction efficiency decreases, and in particular, the real-time hologram Is not practical for use in three-dimensional displays.
【0042】そこで、本発明者は、(100)ウエハー
を使用した素子を、本発明に従って媒体中に包含させる
技術を想到した。図10(a)は、本発明の実施例に係
る装置32Aを模式的に示す断面図であり、図10
(b)は、この装置の平面図である。例えば直方体形状
の容器2の中に、絶縁性および流動性を有する透明な媒
体3が収容されており、媒体3の中に、ホログラム記録
再生素子27A(27B)が収容されている。各電極2
8A、28Bは、それぞれ、直流電源16に接続されて
いる。入射光30は、記録部5の(100)面に対して
入射するが、このときに主面26aの法線31と入射光
30の光軸との角度γを、好ましくは30〜60°に設
定する。Therefore, the present inventor has conceived a technique of including a device using a (100) wafer in a medium according to the present invention. FIG. 10A is a cross-sectional view schematically showing a device 32A according to the embodiment of the present invention.
(B) is a plan view of this device. For example, a transparent medium 3 having insulating properties and fluidity is accommodated in a rectangular parallelepiped container 2, and a hologram recording / reproducing element 27A (27B) is accommodated in the medium 3. Each electrode 2
8A and 28B are connected to the DC power supply 16, respectively. The incident light 30 is incident on the (100) plane of the recording unit 5. At this time, the angle γ between the normal 31 of the main surface 26 a and the optical axis of the incident light 30 is preferably set to 30 to 60 °. Set.
【0043】入射光30が再生光である場合には、再生
光は、容器2の壁面2d、2c、記録部26、壁面2
b、2aを順次に透過する。このときに、媒体3と記録
部26との屈折率の差を小さくし、特に好ましくはほぼ
同じとすることによって、入射光30の記録部26の表
面における屈折角度は極めて小さくなり、従って入射角
度γと、結晶の〈100〉方位に対する結晶内の光軸の
角度θとの差を著しく小さくすることができる。この結
果、光学単結晶における回折効率を著しく増大させるこ
とに成功した。When the incident light 30 is a reproduction light, the reproduction light is applied to the walls 2 d and 2 c of the container 2, the recording section 26, and the wall 2.
b and 2a are sequentially transmitted. At this time, by making the difference in the refractive index between the medium 3 and the recording section 26 small, and particularly preferably substantially the same, the angle of refraction of the incident light 30 on the surface of the recording section 26 becomes extremely small. The difference between γ and the angle θ of the optical axis in the crystal with respect to the <100> orientation of the crystal can be significantly reduced. As a result, the diffraction efficiency of the optical single crystal was significantly increased.
【0044】図11(a)、(b)は、それぞれホログ
ラム記録再生装置32B、32Cを模式的に示す断面図
である。それぞれ、図10に示した部材と同じ部材には
同じ符号を付け、その説明は省略する。図11(a)の
ホログラム記録再生装置32Bにおいては、容器2の観
察者側の内側壁面2bに対して反射防止膜6Aが形成さ
れている。図11(b)の装置32Cにおいては、更
に、容器2の観察者側の外側壁面2aに対して反射防止
膜6Bが形成されている。FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views schematically showing hologram recording / reproducing devices 32B and 32C, respectively. The same members as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the hologram recording / reproducing device 32B shown in FIG. 11A, an antireflection film 6A is formed on the inner wall surface 2b of the container 2 on the viewer side. In the device 32C of FIG. 11B, an antireflection film 6B is further formed on the outer wall surface 2a of the container 2 on the viewer side.
【0045】図12は、本発明の更に他の実施形態に係
るホログラム記録再生装置32Dを模式的に示す断面図
である。この装置も、暗箱9の外縁部に取り付けられて
いる。容器20の中に媒体3が収容されており、媒体3
の中に、前記したホログラム記録再生素子27A(27
B)が収容されている。暗箱9内の光学系から出射した
再生光30は、容器20の光学系側の外側壁面20d、
内側壁面20cを透過し、記録部26を透過し、更に観
察者側の内側壁面20b、20aを順次に透過する。FIG. 12 is a sectional view schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus 32D according to still another embodiment of the present invention. This device is also attached to the outer edge of the dark box 9. The medium 3 is contained in the container 20, and the medium 3
In the hologram recording / reproducing element 27A (27
B) is accommodated. The reproduction light 30 emitted from the optical system in the dark box 9 is applied to the outer wall surface 20 d on the optical system side of the container 20,
The light passes through the inner wall surface 20c, the recording unit 26, and the inner wall surfaces 20b and 20a on the observer side sequentially.
【0046】ここで、本例においては、容器20の観察
者側の周壁21は、再生光30の法線に対して所定角度
αだけ傾斜している。これと同時に、壁面20aおよび
20bに対向する位置に、例えば再生光と平行な方向に
延びるように、遮光板22を設置する。これによって、
観察者の方向へと進行するべき外部からの反射光50が
遮光板22によって遮られるために、外部からの反射像
による再生像の攪乱を防止することができる。この遮光
板は、光沢のないものを使用することが好ましい。な
お、図12の装置においても、壁面20a、20b、2
0c、20dにそれぞれ反射防止膜を形成することがで
きる。Here, in the present embodiment, the peripheral wall 21 of the container 20 on the observer side is inclined by a predetermined angle α with respect to the normal line of the reproduction light 30. At the same time, a light shielding plate 22 is installed at a position facing the wall surfaces 20a and 20b so as to extend, for example, in a direction parallel to the reproduction light. by this,
Since the reflected light 50 from the outside, which should travel in the direction of the observer, is blocked by the light shielding plate 22, it is possible to prevent the reproduced image from being disturbed by the reflected image from the outside. It is preferable to use a light-shielding plate having no gloss. In the apparatus of FIG. 12, the wall surfaces 20a, 20b, 2
An anti-reflection film can be formed on each of 0c and 20d.
【0047】[0047]
(ホログラム記録再生装置の製造)まず、直径80m
m、長さ100mmのBi1 2 SiO2 0 単結晶のブー
ルを製造した。ルツボとしては、直径150mm、高さ
150mmの円筒形状の白金製ルツボを使用した。ルツ
ボ内に、Bi1 2 SiO2 0 の焼結体14kgを収容
し、これを900℃に加熱して融液を生成させた。白金
製アフターヒーターを使用することによって、ブールの
引き上げ方向の上方における10mmまでの間の温度勾
配を50〜75℃/cmに調整し、これに引き続く15
0mmに至るまでの温度勾配を10℃/cmに調整し
た。引き上げ速度を1〜1.5mm/時間とし、引き上
げ軸の回転速度を10rpmとした。得られた単結晶の
特性を、以下の表1に示す。(Manufacture of hologram recording / reproducing device) First, diameter 80m
A boule of Bi 12 SiO 20 single crystal having a length of 100 mm and a length of 100 mm was manufactured. As the crucible, a cylindrical platinum crucible having a diameter of 150 mm and a height of 150 mm was used. In a crucible, 14 kg of a sintered body of Bi 12 SiO 20 was accommodated and heated to 900 ° C. to generate a melt. By using a platinum afterheater, the temperature gradient up to 10 mm above the lifting direction of the boule is adjusted to 50-75 ° C./cm, followed by 15 ° C.
The temperature gradient up to 0 mm was adjusted to 10 ° C./cm. The lifting speed was 1 to 1.5 mm / hour, and the rotation speed of the lifting shaft was 10 rpm. The properties of the obtained single crystal are shown in Table 1 below.
【0048】[0048]
【表1】 格子定数 10.103×10-10 m 密度 9.2g/cm3 誘電率 56(100kHz) 屈折率 2.53(λ=633nm) 2.3 (λ=850nm) 暗抵抗 101 4 Ω・cm 光導電性 108 Ω/cm(λ=458nm、2.5mW/cm2 ) 半波電圧 3900V(λ=633nm) ベルデ定数 3.67×10- 3 /Oe・cm(λ=633nm) 9.33×10- 4 /Oe・cm(λ=1150nm)Table 1 Lattice constant 10.103 × 10 −10 m Density 9.2 g / cm 3 Dielectric constant 56 (100 kHz) Refractive index 2.53 (λ = 633 nm) 2.3 (λ = 850 nm) Dark resistance 10 14 Ω · cm Photoconductivity 10 8 Ω / cm (λ = 458 nm, 2.5 mW / cm 2 ) Half-wave voltage 3900 V (λ = 633 nm) Verde constant 3.67 × 10 −3 / Oe · cm (λ = 633 nm) 9.33 × 10 - 4 / Oe · cm (λ = 1150nm)
【0049】このブール1から、図5(a)に示すよう
にして、記録部5を切り出した。この記録部5の寸法
は、50mm×50mm×3mmとした。記録部5の一
対の主面を平面研磨機で研磨加工し、その平面度を0.
6μmとした。次いで、各端面に、厚さ1000オング
ストロームの酸化インジウムスズ製の透明電極膜18を
真空蒸着法によって形成し、素子5を作製した。The recording section 5 was cut out from the boule 1 as shown in FIG. The dimensions of the recording section 5 were 50 mm × 50 mm × 3 mm. The pair of main surfaces of the recording unit 5 are polished by a plane polisher, and the flatness thereof is set to 0.
The thickness was 6 μm. Next, a transparent electrode film 18 made of indium tin oxide and having a thickness of 1000 angstroms was formed on each end face by a vacuum vapor deposition method, and an element 5 was produced.
【0050】合成石英製の容器2の中に、媒体3として
砒素トリプロマイド/ジサルファイド/セレン化合物を
収容し、前記素子5を媒体3中に固定し、図1(a)お
よび(b)に示すような装置を作製した。An arsenic tripromide / disulfide / selenium compound is contained as a medium 3 in a container 2 made of synthetic quartz, and the element 5 is fixed in the medium 3 as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). An apparatus as shown was prepared.
【0051】(回折効率の測定)一対の電極の間に20
kVの電圧を印加した。交差角度3°で交わる2本のア
ルゴンイオンレーザー光を、物体光として素子に照射し
た。各レーザー光の波長を488nmとし、ビームの直
径を100mmとした。素子5の上には、100本/m
mの縞間隔の干渉縞が形成され、素子内に記録された。
照射したレーザー光のエネルギーは4mJ/cm2 とし
た。(Measurement of diffraction efficiency)
A voltage of kV was applied. The device was irradiated with two argon ion laser beams crossing at a crossing angle of 3 ° as object light. The wavelength of each laser beam was 488 nm, and the beam diameter was 100 mm. 100 elements / m on the element 5
Interference fringes having a fringe interval of m were formed and recorded in the device.
The energy of the irradiated laser beam was 4 mJ / cm 2 .
【0052】こうして素子内に記録された干渉縞に対し
て、ブラッグ回折条件を満足する入射角度で、波長63
3nmのヘリウム−ネオンレーザー光を光照射面に対し
て照射し、一次回折光を得た。ここで、Bi1 2 SiO
2 0 単結晶ホログラムは、厚い体積ホログラムであるた
めに、再生入射光の角度選択性が厳格であり、ブラッグ
条件を満足する方向に再生光を入射させないと、回折し
ない。この結果、入射光に対する一次回折光の強度の比
率(回折効率)は0.7%となった。With respect to the interference fringes recorded in the element in this manner, at an incident angle satisfying the Bragg diffraction condition, a wavelength of 63
A 3 nm helium-neon laser beam was irradiated to the light irradiation surface to obtain a first-order diffracted light. Here, Bi 12 SiO
Since the 20 single-crystal hologram is a thick volume hologram, the angle selectivity of the incident light for reproduction is strict, and diffraction does not occur unless the light is incident in a direction satisfying the Bragg condition. As a result, the ratio of the intensity of the first-order diffracted light to the incident light (diffraction efficiency) was 0.7%.
【0053】(ホログラムの記録および再生実験)図1
3に模式的に示す光学系を使用して、上記のホログラム
記録再生装置1Aまたは1Bによって、ホログラムの記
録および再生実験を行った。上記の装置34を所定位置
に設置した。波長488nmのアルゴンイオンレーザー
光を光源38から出射させ、このレーザー光をハーフミ
ラー39で2つに分割した。この分割されたレーザー光
のうち一方は、レンズ41、拡散板42を通り、拡散板
42で散乱され、原画像が印刷された寸法50mm×5
0mmの透明フィルム43を透過する。このフィルム4
3からの出射光を物体光とし、これを素子に照射した。(Hologram Recording and Reproduction Experiment) FIG.
Using the optical system schematically shown in FIG. 3, hologram recording and reproduction experiments were performed by the hologram recording and reproduction apparatus 1A or 1B. The above device 34 was installed at a predetermined position. An argon ion laser beam having a wavelength of 488 nm was emitted from the light source 38, and the laser beam was split into two by a half mirror 39. One of the divided laser beams passes through the lens 41 and the diffusion plate 42, is scattered by the diffusion plate 42, and has a size of 50 mm × 5 on which the original image is printed.
It passes through a 0 mm transparent film 43. This film 4
The light emitted from No. 3 was used as object light, which was irradiated to the element.
【0054】一方、アルゴンイオンレーザー光のうちハ
ーフミラー39を透過した光は、ミラー40で反射さ
れ、集光レンズ44およびコリメートレンズ45を透過
し、参照光として光照射面へと照射される。この物体光
と参照光とは、互いに交差角度3°で交わるようにし
た。これによって原画像を素子内に記録することができ
た。照射した光エネルギーは4mJ/cm2 であった。On the other hand, of the argon ion laser light, the light that has passed through the half mirror 39 is reflected by the mirror 40, passes through the condenser lens 44 and the collimating lens 45, and is irradiated as reference light onto the light irradiation surface. The object light and the reference light cross each other at a cross angle of 3 °. As a result, an original image could be recorded in the element. The irradiated light energy was 4 mJ / cm 2 .
【0055】次いで、波長633mmであって、直径1
00mmの均一な光量分布を有するヘリウム−ネオンレ
ーザー光を、光源35から出射させ、集光レンズ36お
よびコリメートレンズ37を透過させ、素子の光照射面
へと入射させた。このレーザー光の入射角度は、素子内
に記録された干渉縞に対してブラッグ回折条件を満足す
る入射角度とした。Next, when the wavelength is 633 mm and the diameter is 1
Helium-neon laser light having a uniform light amount distribution of 00 mm was emitted from the light source 35, passed through the condenser lens 36 and the collimator lens 37, and made incident on the light irradiation surface of the element. The incident angle of the laser beam was an incident angle that satisfies the Bragg diffraction condition with respect to the interference fringes recorded in the element.
【0056】この再生画像を、明るさ100ルクスの室
内で観察したところ、再生像が原画像に相当する位置に
再生されており、これによって原画像における奥行き
が、再生されたホログラフィーにおいても再現されてい
ることが分かった。そして、このホログラフィーの奥行
きは、両眼視差を利用して確認することができるもので
あった。このように、本発明によって、両眼視差を利用
した、原画像の奥行きおよび立体感を忠実に再現し、確
認することができる、リアルタイムホログラムによる3
次元ディスプレーを提供することに成功した。しかも、
周囲の風景による再生像の攪乱はほとんど見られなかっ
た。When this reproduced image was observed in a room having a brightness of 100 lux, the reproduced image was reproduced at a position corresponding to the original image, whereby the depth of the original image was reproduced also in the reproduced holography. I knew it was. Then, the depth of the holography could be confirmed using binocular parallax. As described above, according to the present invention, it is possible to faithfully reproduce and confirm the depth and stereoscopic effect of an original image using binocular parallax.
Succeeded in providing a dimensional display. Moreover,
Almost no disturbance of the reconstructed image due to the surrounding scenery was observed.
【0057】なお、このようにして素子内に記録された
画像は、素子への印加電圧を0Vとした状態で、素子の
光照射面の全面にわたって均一な青色光を照射すること
によって、消去することができた。The image recorded in the element in this manner is erased by irradiating uniform blue light over the entire light irradiation surface of the element with the voltage applied to the element being 0 V. I was able to.
【0058】(実験2)図4に示す装置1Cを製造し
た。ただし、素子5、容器2、媒体3の材質の製造方法
は、実験1と同様とした。また、遮光板として黒色不織
布を使用した。また、角度αは45°とした。この条件
下で、実験1と同様して回折効率を測定したところ、
0.7%であった。また、ホログラム画像の記録および
再生実験についても、実験1と同様の結果が得られた。(Experiment 2) An apparatus 1C shown in FIG. 4 was manufactured. However, the method of manufacturing the materials of the element 5, the container 2, and the medium 3 was the same as that in Experiment 1. In addition, a black nonwoven fabric was used as a light shielding plate. The angle α was 45 °. Under these conditions, when the diffraction efficiency was measured in the same manner as in Experiment 1,
0.7%. Also, in the recording and reproduction experiments of the hologram image, the same results as in Experiment 1 were obtained.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の新規な
形態のホログラム記録再生装置によれば、ホログラム記
録素子において、素子の表面における反射や屈折による
回折効率の低下や再生像の攪乱を防止できる。As described above, according to the hologram recording / reproducing apparatus of the novel form of the present invention, in the hologram recording element, a reduction in diffraction efficiency and a disturbance of a reproduced image due to reflection and refraction on the surface of the element are prevented. Can be prevented.
【図1】(a)、(b)は、それぞれ、本発明の実施例
に係るホログラム記録再生装置を模式的に示す断面図で
あり、(c)は、図1(b)のホログラム記録再生装置
を示す平面図である。FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1C is a hologram recording / reproducing apparatus shown in FIG. It is a top view which shows an apparatus.
【図2】(a)、(b)は、従来のホログラム記録再生
装置を使用して3次元ディスプレイを作製したときの問
題点を説明するための模式図である。FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a problem when a three-dimensional display is manufactured using a conventional hologram recording / reproducing apparatus.
【図3】本発明者が検討したホログラム記録再生装置を
示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a hologram recording / reproducing apparatus studied by the present inventors.
【図4】本発明の他の実施例に係るホログラム記録再生
装置を暗箱9に取り付けた状態を模式的に示す断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a state in which a hologram recording / reproducing apparatus according to another embodiment of the present invention is mounted on a dark box 9.
【図5】(a)は、単結晶ブール24から(011)ウ
エハー25を切り出している状態を示す斜視図であり、
(b)は、単結晶ブール24から(100)ウエハー2
6を切り出している状態を示す斜視図である。FIG. 5A is a perspective view showing a state in which a (011) wafer 25 is cut out from a single crystal boule 24;
(B) Single crystal boule 24 to (100) wafer 2
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which 6 is cut out.
【図6】(a)、(b)は、それぞれ本発明の他の実施
例で使用するホログラム記録再生素子を示す平面図であ
る。FIGS. 6A and 6B are plan views each showing a hologram recording / reproducing element used in another embodiment of the present invention.
【図7】(a)、(b)は、それぞれ、図6(a)、
(b)の各素子を使用した場合の光の入射方向を例示す
るための模式図である。FIGS. 7 (a) and (b) are FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively.
It is a schematic diagram for illustrating the direction of incidence of light when each element of (b) is used.
【図8】図6(a)、(b)の各素子を使用した場合に
おける、光学単結晶の〈100〉方位に対する入射光の
光軸の角度θと、回折効率との関係の一例を示すグラフ
である。FIG. 8 shows an example of the relationship between the diffraction efficiency and the angle θ of the optical axis of the incident light with respect to the <100> direction of the optical single crystal when each of the elements shown in FIGS. 6A and 6B is used. It is a graph.
【図9】図6(a)、(b)の素子に対して入射光を直
接に入射させた場合の光の進行を説明するための正面図
である。FIG. 9 is a front view for explaining the progress of light when the incident light is directly incident on the elements of FIGS. 6 (a) and 6 (b).
【図10】(a)は、図6(a)、(b)の素子を使用
して作製した、本発明の実施例に係るホログラム記録再
生装置を模式的に示す断面図であり、(b)は、(a)
の装置の平面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention, which is manufactured using the elements of FIGS. 6A and 6B; ) Is (a)
It is a top view of the apparatus of FIG.
【図11】(a)、(b)は、それぞれ、図6(a)、
(b)の素子を使用して作製した、本発明の実施例に係
るホログラム記録再生装置を模式的に示す断面図であ
る。11 (a) and (b) are FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively.
It is sectional drawing which shows typically the hologram recording / reproducing apparatus which concerns on the Example of this invention produced using the element of (b).
【図12】図6(a)、(b)の素子を使用して作製し
た、本発明の実施例に係るホログラム記録再生装置を模
式的に示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a hologram recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention, which is manufactured using the elements of FIGS. 6 (a) and 6 (b).
【図13】ホログラム記録再生の実験に使用した光学系
を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an optical system used in a hologram recording / reproduction experiment.
1A、1B ホログラム記録再生装置 2、20
容器 2a、20a 観察者側の外側壁面 2b、20b
観察者側の内側壁面 2c、20c 再生光の光源側の内側壁面 2d、2
0d 再生光の光源側の外側壁面 3 媒体 4、
27A、27B ホログラム記録再生素子 5記録部
6A、6B 反射防止膜 7 視線 8 観察
者 9 暗箱 10 光学系 12 室内照明 18、28A、2
8B 電極 21周壁 24 円柱形状の単結晶の
ブール24 25 (110)ウエハー 26 (100)ウエハー 30 入射光1A, 1B Hologram recording / reproducing device 2, 20
Container 2a, 20a Outside wall surface 2b, 20b on the viewer side
Inside wall surface 2c, 20c on the observer side Inside wall surface 2d, 2 on the light source side of the reproduction light
0d outer wall surface on the light source side of the reproduction light 3 medium 4
27A, 27B Hologram recording / reproducing element 5 Recording section 6A, 6B Antireflection film 7 Line of sight 8 Observer 9 Dark box 10 Optical system 12 Indoor lighting 18, 28A, 2
8B electrode 21 peripheral wall 24 columnar single crystal boule 24 25 (110) wafer 26 (100) wafer 30 incident light
Claims (5)
記録部とこの記録部に対して電圧を印加するための電極
とを備えているホログラム記録素子、 このホログラム記録素子の記録再生光が通過する素子面
に接する絶縁性の透明な媒体であって、前記光学単結晶
の屈折率と屈折率の差が0.50以下である媒体および
この媒体の素子側と反対側に位置し、この媒体と接する
透光性の隔壁を有することを特徴とする、ホログラム記
録再生装置。1. A hologram recording device comprising: a recording portion made of an optical single crystal exhibiting a photo-induced refraction effect; and an electrode for applying a voltage to the recording portion. An insulating transparent medium that is in contact with the element surface passing therethrough, wherein a medium having a refractive index difference of 0.50 or less between the refractive index of the optical single crystal and a medium opposite to the element side of the medium; A hologram recording / reproducing apparatus having a light-transmitting partition wall in contact with a medium.
ルマン酸ビスマスからなる群より選ばれた光学単結晶で
あり、前記記録部における入射光の入射面の結晶方位が
(100)であり、〈100〉軸と結晶内での入射光の
光軸との角度θが30°〜60°であることを特徴とす
る、請求項1記載のホログラム記録再生装置。2. The optical single crystal is an optical single crystal selected from the group consisting of bismuth silicate and bismuth germanate, the crystal orientation of the incident surface of the incident light in the recording section is (100), and < 2. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the angle θ between the <100> axis and the optical axis of the incident light in the crystal is 30 ° to 60 °.
記録部の外周縁に沿って前記電極が形成されていること
を特徴とする、請求項2記載のホログラム記録再生装
置。3. The hologram recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein said recording section has a disk shape, and said electrode is formed along an outer peripheral edge of said recording section.
再生するための再生光が出射する側の隔壁面に反射防止
膜が形成されていることを特徴とする、請求項1〜3の
いずれか一つの請求項に記載のホログラム記録再生装
置。4. An anti-reflection film is formed on at least one of the partition walls on the side from which reproduction light for reproducing a hologram is emitted. A hologram recording / reproducing apparatus according to claim 1.
再生するための再生光が出射する側の隔壁面が、前記再
生光の光軸に垂直な平面に対して傾斜しており、かつこ
の傾斜した隔壁面に対向する位置に遮光板が設けられて
いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの
請求項に記載のホログラム記録再生装置。5. The partition wall, at least on the side from which the reproduction light for reproducing the hologram is emitted, is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the reproduction light, and the inclined wall is inclined. The hologram recording / reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a light shielding plate is provided at a position facing the partition wall surface.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
1995
- 1995-12-26 JP JP33908895A patent/JP2898912B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH09179482A (en) | 1997-07-11 |
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