(57)【要約】【課題】偽造、変造が困難であり、且つ簡単な装置構成で記録可能な透過型体積ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を提供する。また、簡単な装置構成で、偽造、変造が困難な透過型体積ホログラムをオンデマンドで記録することができるホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供する。【解決手段】画像が表示された空間光変調器１４に拡散光が照射されると、照射された拡散光がデジタルデータ画像の各画素の値に応じて強度変調され、マスク形状のスペックルパターンが光記録シート１６に照射される。スペックルパターンの照射により、光記録シート１６の内部にはスペックルパターンに対応した屈折率分布が形成される。このスペックルパターンの照射は、物体光と参照光とを光記録シート１６の同じ側から照射したのと同等であり、光記録シート１６のマスク露光された部分には、透過型の体積ホログラムが記録される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペックルパターンが透過型体積ホログラムとして記録された小領域が２次元状に多数配置された記録層を備えたホログラム記録媒体。
【請求項２】
前記記録層の再生光透過側に、前記記録層を透過した再生光を反射する反射層を更に備えた請求項１に記載のホログラム記録媒体。
【請求項３】
前記記録層を保持する基材を更に備えた請求項１又は２に記載のホログラム記録媒体。
【請求項４】
前記基材が、シート状基材である請求項３に記載のホログラム記録媒体。
【請求項５】
前記シート状基材が、紙又は樹脂で構成された請求項４に記載のホログラム記録媒体。
【請求項６】
前記記録層の表面に、該記録層を保護する保護層が形成された請求項１乃至５のいずれか１項に記載のホログラム記録媒体。
【請求項７】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から照射されたレーザ光を拡散させる拡散体と、
前記拡散体により得られた拡散光を空間的に変調すると共に、変調された拡散光を光記録媒体に照射する空間光変調器と、
を備えたホログラム記録装置。
【請求項８】
レーザ光を拡散させて得られた拡散光を空間的に変調し、変調された拡散光を光記録媒体に照射して、透過型体積ホログラムを記録するホログラム記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体、ホログラム記録装置、及びホログラム記録方法に係り、特に、透過型体積ホログラムが記録されたホログラム記録媒体と、このホログラム記録媒体を製造するためのホログラム記録装置及び記録方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＤカードやクレジットカードなどの偽造、変造が社会的な問題となっている。これは、複製技術の発達により、偽造防止のために貼付されたホログラムシールの複製が可能となったことに起因する。
【０００３】
従来のホログラムシールは、マスターホログラムからの複製であり、表面の凹凸によるレインボーホログラムが一般的に使用されている。例えば、凹凸パターンからなるレリーフ型マスターホログラムからプレス金型を作製し、この金型を用いて同一の絵柄を加熱押圧して大量のホログラムシールを作製し、カードなどの表示媒体に貼り付けている。しかしながら、現在の技術を持ってすれば、凹凸パターンの複製は比較的容易に行うことができる。このため、ホログラムシールによる偽造防止効果は日に日に低下してきている。
【０００４】
一方、最も偽造・変造が困難なホログラムとしては、リップマンホログラム等に代表される体積ホログラムが挙げられる。この体積ホログラムは、表面の凹凸ではなく、フォトポリマーなどの材料中に屈折率格子を形成するため、偽造が非常に困難である。
【０００５】
また、近年、偽造を困難にするために、オンデマンドでホログラムを印字する方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、例えば、ＩＤ番号や製造番号等の個別情報に対応したホログラムをカード等の表示媒体に付与するので、カードの変造などを防止することができ、より安全性を高めることができる。オンデマンドホログラムは、通常、ホログラム転写箔リボンを用いて表示媒体に印字される（特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−２６３９１０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１１２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、体積ホログラムの記録には物体光と参照光とを同時に照射する必要があるため装置が大掛かりになる、二光波干渉によるホログラム記録のため除震台が必要である等、実用上、大きな問題がある。
【０００７】
また、オンデマンドホログラムは、ホログラム転写箔リボンを用いているため、以下の問題を有している。すなわち、表示媒体に印字されないで転写箔リボンに残ったホログラムを用いることにより、第三者が類似のホログラムを作製できる可能性があり、偽造防止のためには、使用後の転写箔リボンを厳重に管理する必要がある。また、転写箔リボンはレリーフホログラムであるため、凹凸の形状を調べることにより偽造することが可能である。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、偽造、変造が困難であり、且つ簡単な装置構成で記録可能な透過型体積ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、簡単な装置構成で、偽造、変造が困難な透過型体積ホログラムをオンデマンドで記録することができるホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のホログラム記録媒体は、スペックルパターンが透過型体積ホログラムとして記録された小領域が２次元状に多数配置された記録層を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のホログラム記録装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から照射されたレーザ光を拡散させる拡散体と、前記拡散体により得られた拡散光を空間的に変調すると共に、変調された拡散光を光記録媒体に照射する空間光変調器と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明のホログラム記録方法は、レーザ光を拡散させて得られた拡散光を空間的に変調し、変調された拡散光を光記録媒体に照射して、透過型体積ホログラムを記録することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明のホログラム記録媒体によれば、偽造、変造が困難であり、且つ簡単な装置構成で記録可能な透過型体積ホログラムが記録されたホログラム記録媒体が提供される、という効果が得られる。
【００１４】
また、本発明のホログラム記録装置及びホログラム記録方法によれば、簡単な装置構成で、偽造、変造が困難な透過型体積ホログラムをオンデマンドで記録することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
まず、本実施の形態に係るホログラム記録装置の構成を説明する。このホログラム記録装置は、図１に示すように、コヒーレント光であるレーザ光を出射するレーザ光源１０を備えている。レーザ光源１０のレーザ光出射側には、入射されたレーザ光を拡散透過する板状の拡散体１２が配置されている。拡散体１２のレーザ光出射側には、拡散体１２で拡散された光（拡散光）を記録信号に応じて変調し、記録光を生成する空間光変調器１４が配置されている。また、空間光変調器１４は、該空間光変調器１４を駆動制御するパーソナルコンピュータ（図示せず）に接続されている。
【００１７】
上記のホログラム記録装置を用いてホログラムを記録する場合には、ホログラムを記録する光記録シート１６は、記録光が入射する側の面が空間光変調器１４と対向するように、空間光変調器１４に近接して配置される。空間光変調器１４と光記録シート１６との距離は短いほど良いが、例えば、０〜３ｍｍ、好ましくは０〜０．５ｍｍである。なお、光記録シート１６に使用する記録材料等については後述する。
【００１８】
レーザ光源１０としては、目的に応じて、波長４００ｎｍ〜７８０ｎｍの可視領域のレーザ光を出射するレーザ光源を用いることができる。生成されたホログラムからの散乱・回折光のスペクトルは、記録波長を中心に分布する。すなわち、ホログラムは記録波長に近い色を再現する。したがって、赤色のホログラムを形成したい場合は、例えば、５８０ｎｍ以上の波長を、緑色では５００〜５８０ｎｍ、青色では５００ｎｍ以下の波長を用いればよい。
【００１９】
拡散体１２としては、少なくとも一方の面が擦りガラスのように粗面化された透過型の拡散板を用いることができる。例えば、シグマ光機社製の「フロスト型拡散板」の砂番＃２４０〜＃１５００等を用いることができる。また、空間光変調器１４は、例えば、記録信号に応じて生成された二値の２次元デジタルデータ画像を表示する液晶表示素子等で構成されている。
【００２０】
上記のホログラム記録装置では、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、拡散体１２で透過拡散され、空間光変調器１４に照射される。レーザ光のようなコヒーレント光が拡散体１２を透過することで、図２に示すように、拡散体１２の粗面の各点で散乱された光（拡散光）がランダムに干渉し、拡散光の中にスペックルパターンと呼ばれる斑点状の模様が生成する。
【００２１】
空間光変調器１４に照射された拡散光は、記録信号に応じて変調され、光記録シート１６に照射される。この空間光変調器１４は、いわゆるプログラマブルマスクとして機能する。即ち、図３に示すように、画像が表示された空間光変調器１４に拡散光が照射されると、照射された拡散光がデジタルデータ画像（図３では「Ｘ」の文字）の各画素の値に応じて強度変調され、マスク形状のスペックルパターンが光記録シート１６に照射される。
【００２２】
スペックルパターンの照射により、光記録シート１６の内部にはスペックルパターンに対応した屈折率分布が形成される。このスペックルパターンの照射は、物体光と参照光とを光記録シート１６の同じ側から照射したのと同等であり、光記録シート１６のマスク露光された部分には、透過型の体積ホログラムが記録される。
【００２３】
なお、上記のホログラム記録装置では、コンピュータにより制御される空間光変調器（プログラマブルマスク）を用いる例について説明したが、二値画像が印字された透明フィルム等のマスクを用いても、拡散光の変調を行うことができる。
【００２４】
次に、光記録シート１６について説明する。光記録シート１６は、基材表面に装着して使用することができる。光記録シート１６を基材に装着して使用する場合には、光記録シートと基材とを一体として「光記録媒体」と称することができる。光記録シート１６を装着する基材としては、例えば、プラスチックカード等の板状基材の外に、紙、樹脂フィルム等のシート状基材が挙げられる。また、光記録シート１６を基材表面に装着した状態で記録してもよく、予めホログラムが記録された光記録シート１６を基材表面に装着してもよい。
【００２５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、数ｍｍ角の光記録シート１６の小片が、クレジットカード大のプラスチックカードからなる基板１８の表面に貼り付けられた状態を示す図である。この例では、光記録シート１６は、記録されたホログラムから再生された再生光を反射する反射層２０を介して、基板１８の右下側に貼り付けられている。
【００２６】
光記録シート１６は、屈折率変化により体積ホログラムの書き込みが可能な記録材料で構成されている。このような記録材料としては、フォトポリマー等が挙げられる。フォトポリマーとしては、例えば、特許第２８４９０２１号公報に開示されているフォトポリマーを使用することができる。
【００２７】
また、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性を示すと共にこれらの特性が常温で保持されるフォトリフラクティブ材料、偏光感応材料を使用することができる。これらフォトリフラクティブ材料、偏光感応材料は、光照射により記録されたホログラムを消去して、新たなホログラムを記録すること、即ち、ホログラムの書き換えも可能である。
【００２８】
これらの中でも、側鎖に光異性化する基を有する高分子、例えば、ポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体であって、その側鎖に光異性化する基、例えば、アゾベンゼン骨格を有する材料が好適である。
【００２９】
アゾベンゼンは、光の照射によってトランス−シス−トランスの異性化サイクルを繰り返す。光照射前は、光記録層にはトランス体のアゾベンゼン分子が多く存在する。これらの分子はランダムに配向しており、マクロに見て等方的である。直線偏光を照射すると、偏光方向と同じ方位に吸収軸を持つアゾベンゼン分子は選択的にトランス−シス異性化される。偏光方向と直交した吸収軸を持つトランス体に緩和した分子は、もはや光を吸収せずその状態に固定される。結果として、マクロに見て吸収係数及び屈折率の異方性、つまり二色性と複屈折が誘起される。このような光異性化基を含む高分子は、光異性化により高分子自身の配向も変化し大きな複屈折を誘起することができる。このように誘起された複屈折は高分子のガラス転移温度以下で安定であり、ホログラムの記録に好適である。
【００３０】
例えば、下記の化学式で示される側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステル（特開平１０−３４０４７９号公報参照）は、上述した機構によってホログラムを記録する材料として好適である。このポリエステルは、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性に起因して、信号光の偏光方向をホログラムとして記録することができ、室温でホログラム記録可能であり、消去光を照射しない限り記録されたホログラムは半永久的に保持される。
【００３１】
【化１】
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【００３２】
光記録シート１６の厚さは、嵩高さを防止する観点から、３μｍ〜２００μｍの範囲が好ましく、回折効率の向上を図るために、１０μｍ〜１００μｍの範囲がより好ましい。光記録シート１６は、射出成形により板状の成形物を作製した後、この板状の成形物を１対の離型性の樹脂フィルムで挟持して真空下でホットプレスすることで、シート状に形成される。光記録シート１６は、樹脂フィルムから剥離され、数ｍｍ角（例えば、８ｍｍ角）の小片にカットされて使用される。加熱温度は、記録材料のＴｇ以上の温度とし、プレス圧力は０．０１〜０．１ｔ／ｃｍ2とするのが好ましい。離型性の樹脂フィルムとしては、例えば、離型剤としてシリコーン樹脂を表面に塗布したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることができる。
【００３３】
反射層２０は、プラスチックカード等の基板１８上に、記録・再生に使用するレーザ光に対する反射率が７０％以上である光反射性材料からなる薄膜を形成して構成されている。このような光反射性材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉ等の金属及び半金属あるいはステンレス鋼を挙げることができる。これらの中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、又はこれらの合金が好ましく、Ａｌ（アルミニウム）が特に好ましい。上記の光反射性材料は、単独で用いてもよく、二種以上組合せて用いてもよい。
【００３４】
反射層２０は、例えば、上記の光反射性材料を、基板１８に蒸着、スパッタリング、又はイオンプレーティングすることにより形成することができる。反射層２０の厚さは、嵩高さを防止する観点から、１ｎｍ〜１００μｍの範囲が好ましいが、この範囲の中では薄ければ薄いほどよい。なお、基板自身の反射率が高い場合は、反射層２０を省略してもよい。
【００３５】
反射層２０の表面（反射層２０を省略した場合には、光記録シート１６の表面）には、保護層を設けることが好ましい。保護層は、記録・再生に使用するレーザ光に対し透明で且つフレキシブルな樹脂材料から構成することができる。保護層の厚さは、嵩高さを防止する観点から、１μｍ〜２００μｍの範囲が好ましいく、この範囲の中では薄ければ薄いほどよい。保護層の記録・再生に使用するレーザ光の透過率は、光利用効率の観点から、５０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
【００３６】
次に、図５を参照して、上記の光記録シート１６に記録されたホログラムの再生について説明する。図５（Ａ）に示すように、光記録シート１６に白色光が照射されると、図５（Ｂ）に示すように、光記録シート１６に記録されたスペックルパターンから拡散光が再生され、図５（Ｃ）に示すように、再生された拡散光が反射層２０で反射されて、光記録シート１６の外部に射出される。この結果、スペックルパターンが記録された部分では、拡散光が観測される。
−記録・再生実験−
デュポン社製のフォトポリマー「オムニデックス（Ｒ）」ＨＲＦ−８００を膜厚１５μｍのシート状に形成した光記録シートを作製した。
【００３７】
白抜きの「Ｘ」の文字からなる二値画像が印字されたＯＨＰシートをマスクとして用い、上記の光記録シート上にマスクを重ねて、波長５３２ｎｍ、光量２０ｍＪ／ｃｍ2のレーザ光を、シグマ光機社製の「フロスト型拡散板」砂番＃５００を通して照射し、得られた拡散光で光記録シートをマスク露光した。露光量は１．２Ｊ／ｃｍ2であった。露光終了後、光記録シートを１００℃で１２０分間、加熱処理した。
【００３８】
ホログラムが記録された光記録シートを黒紙の上に載置し、白色光を照射したところ、図６に示す再生像が得られた。マスクであるＯＨＰシートに印字されていたオリジナル画像（「Ｘ」の文字）が再現されていることが分かる。再生像は広い範囲の観察角度から視認することができた。
【００３９】
以上説明した通り、本実施の形態では、光記録シートにスペックルパターンに応じた屈折率分布、即ち、体積ホログラムが記録されるので、記録されたホログラムの偽造、変造が困難である。また、記録されたホログラムから得られる再生像は、広い範囲の観察角度から視認することができ、視認性に優れている。
【００４０】
また、光記録シートへのスペックルパターンの照射により透過型の体積ホログラムを記録することができ、参照光と物体光とを照射して体積ホログラムを記録する場合と比べ、ホログラム記録装置の装置構成が簡単になる。
【００４１】
更に、任意の画像を表示するマスクを使用してホログラムを記録できるので、簡単な装置構成で、偽造、変造が困難な体積ホログラムを、オンデマンドで記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施の形態のホログラム記録装置の概略図である。
【図２】拡散体の機能を示す説明図である。
【図３】空間光変調器により変調された拡散光の強度分布を示す図である。
【図４】（Ａ）はカードにホログラムシートが貼付された様子を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は再生された拡散光が射出される様子を示す光軸に沿った断面図である。
【図６】記録されたホログラムから再生された再生像を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  レーザ光源
１２  拡散体
１４  空間光変調器
１６  光記録シート
１８  基板
２０  反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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