(57)【要約】【課題】見る方向により観察される３Ｄ画面が切り替わる画面切替型ホログラムを簡単な構成で作製することができる方法とその方法により作製された画面切替型ホログラム。【解決手段】見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラム作製方法であって、複数の要素ホログラム記録材料に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録し、その複数の要素ホログラム１１11〜１１13を並列配置することで１段階目のホログラム１１として構成し、その構成した１段階目のホログラム１１から各要素ホログラム１１11〜１１13に記録された物体像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’を同時に再生させ、その再生物体像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’近傍に２段階目のホログラム記録材料２１を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する画面切替型ホログラム作製方法。【選択図】図２
2008122670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラム作製方法であって、複数の要素ホログラム記録材料に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録し、その複数の要素ホログラムを並列配置することで１段階目のホログラムとして構成し、その構成した１段階目のホログラムから各要素ホログラムに記録された物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項２】
見る方向により観察画面が切り替わるフルカラーの画面切替型ホログラム作製方法であって、異なる色用にそれぞれ複数の要素ホログラム記録材料を用意し、各色の波長それぞれについて、複数の要素ホログラム記録材料に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録し、その複数の要素ホログラムを並列配置することで各色の１段階目のホログラムとして構成し、その構成した１段階目のホログラム各々から各要素ホログラムに記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項３】
複数の１段階目のホログラムから順に各要素ホログラムに記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に対応する色成分が記録可能な２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする請求項２記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項４】
異なる色用の２段階目のホログラム記録材料を順に積層させながら、複数の１段階目のホログラムから順に異なる色成分の物体像を再生させて順に積層された２段階目のホログラム記録材料に記録することを特徴とする請求項３記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項５】
２段階目のホログラムを記録する際の参照光の入射方向を、その参照光を１段階目のホログラムの面上に投影した場合に、１段階目のホログラムの複数の要素ホログラムの並列方向に略平行な方向とすることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項６】
１段階目のホログラムにおける複数の要素ホログラムの並列配置において、要素ホログラム相互が一部で重なり合うように並列させることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項７】
１段階目のホログラム記録材料として銀塩感光材料を使用し、２段階目のホログラム記録材料としてフォトポリマーを使用することを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項８】
１段階目のホログラム及び２段階目のホログラム記録時に用いる参照光として略平行な光を用いることを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
【請求項９】
体積ホログラムからなり、所定の再生照明光を照射したときに、ホログラム面近傍に複数の物体像が再生され、また、ホログラム面から所定距離離間した位置に窓が再生されるように記録されており、前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓の異なる領域に入射するように記録されていることを特徴とする画面切替型ホログラム。
【請求項１０】
前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓中で一部重なった領域に入射するように記録されていることを特徴とする請求項９記載の画面切替型ホログラム。
【請求項１１】
フルカラーのホログラムとして記録されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の画面切替型ホログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画面切替型ホログラム作製方法及びその方法により作製された画面切替型ホログラムに関し、特に、見る方向により観察される３Ｄ画面が切り替わる体積ホログラムの作製方法とその方法により作製された体積ホログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
見る方向により観察される画面が切り替わる画面切替型ホログラムとしては、レインボーホログラムがある。しかしながら、レインボーホログラムはレリーフホログラムであって、切り替わる画面は２Ｄ画面であり、各画面を３Ｄ（３次元）画面とすることはできない。
【０００３】
これに対して、各画面を３Ｄ画面とする方法に、特許文献１記載の方法が知られている。この方法は、各画面の物体をそれぞれ特定の参照光入射角でデニシュークの方法で記録した複数の原版体積ホログラムを１枚の体積ホログラム中に複製して記録する方法である。
【０００４】
しかしながら、この方法は、複数の原版体積ホログラムを用意しなければならない上に、それらの原版体積ホログラムを作製する際の参照光入射角を厳密に設定しなければならない。
【０００５】
これに対して、１段階でホログラム原版を作製するデニシュークの方法により再生像の位置を記録材料面にする場合、以上のような画面切替型ホログラムを作製することはできない。
【特許文献１】特開平１０−３４００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３９９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、見る方向により観察される３Ｄ画面が切り替わる画面切替型ホログラムを簡単な構成で作製することができる方法とその方法により作製された画面切替型ホログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の画面切替型ホログラム作製方法は、見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラム作製方法であって、複数の要素ホログラム記録材料に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録し、その複数の要素ホログラムを並列配置することで１段階目のホログラムとして構成し、その構成した１段階目のホログラムから各要素ホログラムに記録された物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする方法である。
【０００８】
本発明のもう１つの画面切替型ホログラム作製方法は、見る方向により観察画面が切り替わるフルカラーの画面切替型ホログラム作製方法であって、異なる色用にそれぞれ複数の要素ホログラム記録材料を用意し、各色の波長それぞれについて、複数の要素ホログラム記録材料に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録し、その複数の要素ホログラムを並列配置することで各色の１段階目のホログラムとして構成し、その構成した１段階目のホログラム各々から各要素ホログラムに記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする方法である。
【０００９】
この場合に、複数の１段階目のホログラムから順に各要素ホログラムに記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に対応する色成分が記録可能な２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することができる。
【００１０】
そして、異なる色用の２段階目のホログラム記録材料を順に積層させながら、複数の１段階目のホログラムから順に異なる色成分の物体像を再生させて順に積層された２段階目のホログラム記録材料に記録することができる。
【００１１】
以上において、２段階目のホログラムを記録する際の参照光の入射方向を、その参照光を１段階目のホログラムの面上に投影した場合に、１段階目のホログラムの複数の要素ホログラムの並列方向に略平行な方向とすることが望ましい。
【００１２】
また、１段階目のホログラムにおける複数の要素ホログラムの並列配置において、要素ホログラム相互が一部で重なり合うように並列させることもできる。
【００１３】
また、１段階目のホログラム記録材料として銀塩感光材料を使用し、２段階目のホログラム記録材料としてフォトポリマーを使用することが望ましい。
【００１４】
また、１段階目のホログラム及び２段階目のホログラム記録時に用いる参照光として略平行な光を用いることが望ましい。
【００１５】
本発明の画面切替型ホログラムは、体積ホログラムからなり、所定の再生照明光を照射したときに、ホログラム面近傍に複数の物体像が再生され、また、ホログラム面から所定距離離間した位置に窓が再生されるように記録されており、前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓の異なる領域に入射するように記録されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この場合に、前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓中で一部重なった領域に入射するように記録されているものとしてもよい。
【００１７】
また、フルカラーのホログラムとして記録されているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラムが２ステップ法により一括で作製することができ、３Ｄ画面の切り替えも可能な画面切替型ホログラムを簡単に作製することができる。また、本発明による画面切替型ホログラムは、偽造防止効果や意匠性に富んだホログラムとして使用可能であり、光学素子としても使用可能なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の画面切替型ホログラム作製方法と作製された画面切替型ホログラムを実施例に基づいて説明する。
【００２０】
本発明の画面切替型ホログラム作製方法は、２ステップ法により体積ホログラムを作製する場合に、別々の画面に表示する物体を別々のホログラム記録材料に同一入射角の参照光を用いて記録し、その記録した複数の要素ホログラムを並列するかあるいは一部重ね合わせて合体することで１段階目のホログラム（以下、Ｈ１ホログラムと呼ぶ。）を作製し、次に、そのＨ１ホログラムから記録物体像を同時に再生させ、そのＨ１ホログラムの各要素ホログラムから記録物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム用のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラム（以下、Ｈ２ホログラムと呼ぶ。）として記録する方法である。
【００２１】
以下、図面を参照にして説明する。図１は、本発明に基づいて２ステップ法により画面切替型ホログラムを作製する際の１段階目のＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムの撮影配置を示す図である。各要素ホログラム記録用感光材料として、この実施例の場合、フォトポリマーに比べて感度が高い銀塩材料からなる感光材料１１11〜１１13を用い、まず、図１（ａ）に示すように、第１の画面に記録する第１物体（ここでは、立方体で示してある。）Ｏ1 に面してその第１の感光材料１１11を配置する。そして、第１物体Ｏ1 を所定波長のレーザ光で照明して第１物体Ｏ1 で散乱された物体光１1 を第１の感光材料１１11に入射させると共に、第１の感光材料１１11の面に入射角θで物体光１1 と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２1 を同時に入射させ、第１の感光材料１１11に第１物体Ｏ1 の要素ホログラム１１11を露光する。ここで、感光材料１１11と要素ホログラム１１11を同じ符号１１11で示す。他の感光材料１１12、１１13と要素ホログラム１１12、１１13も同じである。
【００２２】
ここで、感光材料１１11〜１１13にフォトポリマーに代えて銀塩材料（銀塩感材）を使用するのは、図１の配置で１段階目のＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラム１１11〜１１13を撮影する場合、物体Ｏ1 〜Ｏ3 と感光材料１１11〜１１13の間の距離をある程度離す必要があるが、物体Ｏ1 〜Ｏ3 と感光材料１１11〜１１13の距離を離すことにより物体光１1 〜１3 の強度が弱くなる。そのため、銀塩材料より感度の低いフォトポリマーでは露光時間が長くなってしまい、明るいホログラムを作製できない。また、フォトポリマーを使用した場合には、収縮により記録時と再生時での記録材料に対する入射角が変化するが、銀塩感材はフォトポリマーに比べて収縮の影響が小さい。そのため、感光材料１１11〜１１13に銀塩材料を使用する。
【００２３】
また、図１（ｂ）に示すように、第２の画面に記録する第２物体（ここでは、三角錐で示してある。）Ｏ2 に面してその第２の感光材料１１12を配置する。そして、第２物体Ｏ2 を第１物体Ｏ1 のホログラムを記録する際と同じ波長のレーザ光で照明して第２物体Ｏ2 で散乱された物体光１2 を第２の感光材料１１12に入射させると共に、第２の感光材料１１12の面に参照光２1 と同じ入射角θで物体光１2 と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２2 を同時に入射させ、第２の感光材料１１12に第２物体Ｏ2 の要素ホログラム１１12を露光する。
【００２４】
同様に、図１（ｃ）に示すように、第３の画面に記録する第３物体（ここでは、円筒体で示してある。）Ｏ3 に面してその第３の感光材料１１13を配置する。そして、第３物体Ｏ3 を第１、第２物体Ｏ1 、Ｏ2 のホログラムを記録する際と同じ波長のレーザ光で照明して第３物体Ｏ3 で散乱された物体光１3 を第３の感光材料１１13に入射させると共に、第３の感光材料１１13の面に参照光２1 、２2 と同じ入射角θで物体光１3 と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２3 を同時に入射させ、第３の感光材料１１13に第３物体Ｏ3 の要素ホログラム１１13を露光する。
【００２５】
このようにして、各要素ホログラム１１11〜１１13に同じ入射角θで同じ波長の参照光２1 〜２3 を用いて別々の物体Ｏ1 〜Ｏ3 のホログラムを露光記録する。
【００２６】
以上のように別々のホログラムが露光された第１〜第３の感光材料１１11〜１１13を現像、漂白して、要素ホログラム１１11〜１１13を作製する。
【００２７】
次いで、図２に示すように、複数の要素ホログラム１１11〜１１13を相互に隣接するように並列させてＨ１ホログラム１１とする。なお、複数の要素ホログラム１１11〜１１13の並列方法は任意でよい。
【００２８】
そして、この要素ホログラム１１11〜１１13が並列してなるＨ１ホログラム１１に各要素ホログラム１１11〜１１13の記録のときの参照光２1 〜２3 と反対に進む再生照明光３を、Ｈ１ホログラム１１に対して記録のときの参照光２1 〜２3 が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１ホログラム１１の面に対して各要素ホログラム１１11〜１１13の記録のときの物体Ｏ1 〜Ｏ3 の相対位置と同じ位置に各要素ホログラム１１11〜１１13からの回折光４1 〜４3 により第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’が再生結像される。第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の位置が空間的に相互に重なっていれば、像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’も空間的に重なって結像される。これら第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用感光材料２１を配置し、再生照明光３と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光５を回折光４1 〜４3 と反対側あるいは同じ側から任意の入射角で同時に入射させ、感光材料２１中に２段階目のＨ２ホログラムを露光する。この実施例においては、２段階目のホログラム記録用感光材料２１として、フォトポリマーを用いており、露光後の感光材料２１を後処理として加熱、紫外線照射を行い、Ｈ２ホログラム２１を作製する。ここで、感光材料２１とＨ２ホログラム２１を同じ符号２１で示す。
【００２９】
ここで、参照光５の入射方向は、参照光５をＨ１ホログラム１１の面上に投影した場合に、Ｈ１ホログラム１１の複数の要素ホログラム１１11〜１１13の並列方向に略平行な方向とすることが好ましい。
【００３０】
ところで、感光材料２１に感光材料１１11〜１１13と同じ銀塩材料（銀塩感材）を使用せずにフォトポリマーを用いるのは、感光材料２１に銀塩材料を使用すると、銀塩材料は非常に感度が良いため、Ｈ１ホログラム１１からのノイズ成分も感光材料２１に記録されてしまうが、フォトポリマーを使用すると、Ｈ１ホログラム１１からのノイズ成分がほとんど記録されず、また、フォトポリマー自身が透明性が高くノイズが少ないためである。
【００３１】
以上のようにして記録されたＨ２ホログラム２１は体積ホログラムであり、参照光５を回折光４1 〜４3 と反対側から入射させる図２の場合は反射型ホログラムとして記録され、参照光５を回折光４1 〜４3 と同じ側から入射させる場合は透過型ホログラムとして記録される。
【００３２】
図３に示すように、このようにして記録されたＨ２ホログラム２１に記録のときの参照光５と反対に進む再生照明光６を、Ｈ２ホログラム２１に対して記録のときの参照光５とは反対側から入射させると、回折光７により第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の像Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”が空間的に重なって再生されると共に、元のＨ１ホログラム１１の位置にＨ１ホログラム１１の記録面と同じ大きさの窓２５が再生される。そして、第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”の中、第１物体Ｏ1 の像Ｏ1 ”は窓２５中の第１の要素ホログラム１１11に対応する範囲２５1 に向かう回折光成分７1 によって再生され、第２物体Ｏ2 の像Ｏ2 ”は窓２５中の第２の要素ホログラム１１12に対応する範囲２５2 に向かう回折光成分７2 によって再生され、第３物体Ｏ3 の像Ｏ3 ”は窓２５中の第３の要素ホログラム１１13に対応する範囲２５3 に向かう回折光成分７3 によって再生される。したがって、観察眼Ｅが図３の角度範囲α1 （窓２５中の範囲２５1 がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第１物体Ｏ1 （立方体）の像Ｏ1 ”がＨ２ホログラム２１近傍に見え、角度範囲α2 （窓２５中の範囲２５2 がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第２物体Ｏ2 （三角錐）の像Ｏ2 ”がＨ２ホログラム２１近傍に見え、角度範囲α3 （窓２５中の範囲２５3 がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第３物体Ｏ3 （円筒体）の像Ｏ3 ”がＨ２ホログラム２１近傍に見えることになり、見る方向により観察される画面が像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により立体画面が順に切り替わる。なお、図３において、角度範囲α1 〜α3 中に図示されている立方体、三角錐、円筒体は、対応する角度範囲で見える立体像を区別するために図示したものであり、それらの立体像が再生される位置を示しているものではない。再生位置は、Ｈ２ホログラム２１近傍の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”の位置である。
【００３３】
なお、Ｈ１ホログラム１１を構成する場合、図２の場合は、複数の要素ホログラム１１11〜１１13を相互に接するように並列させていたが、図４に示すように、相互に一部１３で重なり合うように並列させてもよく、あるいは、相互に隙間１４を介して並列させてもよい。そのようなＨ１ホログラム１１から記録されたＨ２ホログラム２１においては、図３に対応する図５に示すように、窓２５中の第１の要素ホログラム１１11に対応する範囲２５1 と第２の要素ホログラム１１12に対応する範囲２５2 とは図４の一部１３に対応する範囲で相互に重なり合い、窓２５中の第２の要素ホログラム１１12に対応する範囲２５2 と第３の要素ホログラム１１13に対応する範囲２５3 とは図４の隙間１４に対応する範囲で離間している。それに対応して角度範囲α1 とα2 は角度範囲α12で重なっており、角度範囲α2 とα3 は角度範囲α23で離間している。そのため、観察眼Ｅが図５の角度範囲α12にある場合には、第１物体Ｏ1 （立方体）の像Ｏ1 ”と第２物体Ｏ2 （三角錐）の像Ｏ2 ”との両方がＨ２ホログラム２１近傍に見え、角度範囲α23にある場合には、何も見えない。したがって、図５において、観察眼Ｅを上から下へ移動する間、最初は立方体が見え、次いで立方体と三角錐の両方が見え、次に立方体が消え三角錐のみが見え、次に何も見えない範囲があり、その次に円筒体が見える。
【００３４】
また、複数の要素ホログラム１１11〜１１13は同じ大きさの矩形形状のみならず、各々任意の大きさで任意の形状、配置でよい。図６はその例を示す図であり、図の（ａ）は要素ホログラム１１11〜１１19を２次元マトリックス状に配置した場合であり、図の（ｂ）は相互に異なる形状の要素ホログラム１１11〜１１13を２次元に離して配置した場合である。
【００３５】
以上の図１の配置において、Ｈ１ホログラム１１の要素ホログラム１１11〜１１13撮影時の参照光２1 〜２3 として発散光を用いると、図２のＨ２ホログラム２１を作製する際の再生照明光３として収束光を用いなければならず、Ｈ１ホログラム１１よりも大きな大口径の凸レンズを用いてＨ１ホログラム１１全域をカバーする収束光を発生させることが必要となり、記録装置が高価になってしまう。したがって、参照光２1 〜２3 、再生照明光３として平行光を用いることにより、Ｈ１ホログラム１１と同等サイズのレンズ若しくは放物面鏡を使用すればよいことになる。
【００３６】
なお、以上の説明では、見る方向により切り替わる画面の数が３個であったが、その数は２以上の何れでも可能であり、切り替わる画面数に応じてＨ１ホログラム１１の要素ホログラム１１11〜１１13の数を設定し、各要素ホログラム１１11〜１１13に対応する物体Ｏ1 〜Ｏ3 のホログラムを記録すればよい。
【００３７】
ところで、以上説明した２ステップ法によって作製される画面切替型ホログラムは単色ホログラムである。この方法によりフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する実施例の１つを以下に説明する。この実施例は、Ｈ１ホログラムとしてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３枚のホログラムを各々複数の要素ホログラムから作製する実施例である。
【００３８】
図７は３枚の１段階目のＨ１ホログラムの中のＲのＨ１ホログラム１１R を構成する複数の要素ホログラム１１11R 、１１12R 、１１13R の撮影配置を示す図である。基本的には、図１の場合と同様であるが、図７（ａ）に示すように、第１の画面に記録する第１物体（ここでは、立方体で示してある。）Ｏ1 に面してＲの波長λR に感度の持つＲ用の第１の感光材料１１11R を配置する。そして、第１物体Ｏ1 をＲの特定波長λR （例えば６４７．１ｎｍ）のレーザ光で照明して第１物体Ｏ1 で散乱された物体光１1RをＲ用の第１の感光材料１１11R に入射させると共に、Ｒ用の第１の感光材料１１11R の面に入射角θで物体光１1Rと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２1Rを同時に入射させ、Ｒ用の第１の感光材料１１11R に第１物体Ｏ1 のＲの要素ホログラム１１11R を露光する。ここで、感光材料１１11R と要素ホログラム１１11R を同じ符号１１11R で示す。他の感光材料１１12R 、１１13R と要素ホログラム１１12R 、１１13R も同じである。
【００３９】
また、図７（ｂ）に示すように、第２の画面に記録する第２物体（ここでは、三角錐で示してある。）Ｏ2 に面してＲの波長λR に感度の持つＲ用の第２の感光材料１１12R を配置する。そして、第２物体Ｏ2 を第１物体Ｏ1 のホログラムを記録する際と同じＲの波長λR のレーザ光で照明して第２物体Ｏ2 で散乱された物体光１2RをＲ用の第２の感光材料１１12R に入射させると共に、Ｒ用の第２の感光材料１１12R の面に参照光２1Rと同じ入射角θで物体光１2Rと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２2Rを同時に入射させ、Ｒ用の第２の感光材料１１12R に第２物体Ｏ2 のＲの要素ホログラム１１12R を露光する。
【００４０】
同様に、図７（ｃ）に示すように、第３の画面に記録する第３物体（ここでは、円筒体で示してある。）Ｏ3 に面してＲの波長λR に感度の持つ第３の感光材料１１13R を配置する。そして、第３物体Ｏ3 を第１、第２物体Ｏ1 、Ｏ2 のホログラムを記録する際と同じ波長λR のレーザ光で照明して第３物体Ｏ3 で散乱された物体光１3RをＲ用の第３の感光材料１１13R に入射させると共に、第３の感光材料１１13R の面に参照光２1R、２2Rと同じ入射角θで物体光１3Rと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２3Rを同時に入射させ、Ｒ用の第３の感光材料１１13R に第３物体Ｏ3 のＲの要素ホログラム１１13R を露光する。
【００４１】
以上のように別々のホログラムが露光されたＲ用の第１〜第３の感光材料１１11R 〜１１13R を現像、漂白して、Ｒ用の要素ホログラム１１11R 〜１１13R を作製する。
【００４２】
また、ＧのＨ１ホログラム１１G を構成する複数の要素ホログラム１１11G 、１１12G 、１１13G を撮影するには、図８（ａ）に示すように、第１の画面に記録する第１物体Ｏ1 に面してＧの波長λG に感度の持つＧ用の第１の感光材料１１11G を配置する。そして、第１物体Ｏ1 をＧの特定波長λG （例えば５３２ｎｍ）のレーザ光で照明して第１物体Ｏ1 で散乱された物体光１1GをＧ用の第１の感光材料１１11G に入射させると共に、Ｇ用の第１の感光材料１１11G の面に入射角θで物体光１1Gと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２1Gを同時に入射させ、Ｇ用の第１の感光材料１１11G に第１物体Ｏ1 のＧの要素ホログラム１１11G を露光する。ここで、感光材料１１11G と要素ホログラム１１11G を同じ符号１１11G で示す。他の感光材料１１12G 、１１13G と要素ホログラム１１12G 、１１13G も同じである。
【００４３】
また、図８（ｂ）に示すように、第２の画面に記録する第２物体Ｏ2 に面してＧの波長λG に感度の持つＧ用の第２の感光材料１１12G を配置する。そして、第２物体Ｏ2 を第１物体Ｏ1 のホログラムを記録する際と同じＧの波長λG のレーザ光で照明して第２物体Ｏ2 で散乱された物体光１2GをＧ用の第２の感光材料１１12G に入射させると共に、Ｇ用の第２の感光材料１１12G の面に参照光２1Gと同じ入射角θで物体光１2Gと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２2Gを同時に入射させ、Ｇ用の第２の感光材料１１12G に第２物体Ｏ2 のＧの要素ホログラム１１12G を露光する。
【００４４】
同様に、図８（ｃ）に示すように、第３の画面に記録する第３物体Ｏ3 に面してＧの波長λG に感度の持つ第３の感光材料１１13G を配置する。そして、第３物体Ｏ3 を第１、第２物体Ｏ1 、Ｏ2 のホログラムを記録する際と同じ波長λG のレーザ光で照明して第３物体Ｏ3 で散乱された物体光１3GをＧ用の第３の感光材料１１13G に入射させると共に、第３の感光材料１１13G の面に参照光２1G、２2Gと同じ入射角θで物体光１3Gと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２3Gを同時に入射させ、Ｇ用の第３の感光材料１１13G に第３物体Ｏ3 のＧの要素ホログラム１１13G を露光する。
【００４５】
以上のように別々のホログラムが露光されたＧ用の第１〜第３の感光材料１１11G 〜１１13G を現像、漂白して、Ｇ用の要素ホログラム１１11G 〜１１13G を作製する。
【００４６】
さらに、ＢのＨ１ホログラム１１B を構成する複数の要素ホログラム１１11B 、１１12B 、１１13B の撮影を同様に行う。その場合の撮影配置を図９に示す。説明は図７、図８の場合と同様であるので省く。ただし、Ｂの特定波長λB としては、例えば４７６．５ｎｍ）のレーザ光を用い、Ｂの波長λB に感度の持つＢ用の第１、第２、第３の感光材料１１11B 、１１12B 、１１13B を用い、物体光１1B、１2B、１3Bと参照光は２1B、２2B、２3Bを相互に干渉させて、第１物体Ｏ1 のＢの要素ホログラム１１11B 、第２物体Ｏ2 のＢの要素ホログラム１１12B 、第３物体Ｏ3 のＢの要素ホログラム１１13B を露光する。そして、別々のホログラムが露光されたＢ用の第１〜第３の感光材料１１11B 〜１１13B を現像、漂白して、Ｂ用の要素ホログラム１１11B 〜１１13B を作製する。
【００４７】
次いで、図１０〜図１２に示すように、それぞれＲ用の複数の要素ホログラム１１11R 〜１１13R 、Ｇ用の複数の要素ホログラム１１11G 〜１１13G 、Ｂ用の複数の要素ホログラム１１11B 〜１１13B を単色の要素ホログラム１１11〜１１13と同様に相互に隣接するように並列させて（図２、図４）、それぞれＲのＨ１ホログラム１１R 、ＧのＨ１ホログラム１１G 、ＢのＨ１ホログラム１１B とする。
【００４８】
次いで、以上のＨ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B を用いて２段階目のＨ２ホログラムを作製する方法の１例を説明する。まず、図１０に示すように、このＲ用の要素ホログラム１１11R 〜１１13R が並列してなるＲのＨ１ホログラム１１R にＲ用の要素ホログラム１１11R 〜１１13R の記録のときの参照光２1R〜２3Rと反対に進む波長λR の再生照明光３R を、ＲのＨ１ホログラム１１R に対して記録のときの参照光２1R〜２3Rが入射する側とは反対側から入射させると、ＲのＨ１ホログラム１１R の面に対して記録のときの物体Ｏ1 〜Ｏ3 の相対位置と同じ位置に各要素ホログラム１１11R 〜１１13R からの回折光４1R〜４3Rにより第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 のＲ成分の像Ｏ1R’〜Ｏ3R’が再生結像される。第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の位置が空間的に相互に相対的に重なっていれば、像Ｏ1R’〜Ｏ3R’も空間的に重なって結像される。これら第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 のＲ成分の像Ｏ1R’〜Ｏ3R’が結像される位置近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＲの波長λR に感度の持つＲ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１R を配置し、再生照明光３R と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５R を回折光４1R〜４3Rと反対側あるいは同じ側から任意の入射角で同時に入射させ、感光材料２１R 中に２段階目のＲのＨ２ホログラムを露光する。
【００４９】
その後、感光材料２１R を後処理して感光性を消失させ（この実施例においては、２段階目のホログラムＨ２記録用感光材料２１R 、２１G 、２１B として、フォトポリマーを用いており、露光後のそれら感光材料を後処理として加熱、紫外線照射を行う。）、その上に、図１１に示すように、２段階目のＧの波長λG に感度の持つＧ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１G を貼り付ける。そして、この透明基板２２位置を図１０の相対位置と同じ位置に配置して、図１０のＲのＨ１ホログラム１１R の代わりに同じ位置に、Ｇ用の要素ホログラム１１11G 〜１１13G が並列してなるＧのＨ１ホログラム１１G を配置し、同様に、そのＧのＨ１ホログラム１１G にＧ用の要素ホログラム１１11G 〜１１13G の記録のときの参照光２1G〜２3Gと反対に進む波長λG の再生照明光３G を、ＧのＨ１ホログラム１１G に対して記録のときの参照光２1G〜２3Gが入射する側とは反対側から入射させると、ＧのＨ１ホログラム１１G の面に対して記録のときの物体Ｏ1 〜Ｏ3 の相対位置と同じ位置に各要素ホログラム１１11G 〜１１13G からの回折光４1G〜４3Gにより第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 のＧ成分の像Ｏ1G’〜Ｏ3G’が再生結像される。これらのＧ成分の像Ｏ1G’〜Ｏ3G’近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＧ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１G が位置しており、再生照明光３G と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５G をＲの場合の参照光５R と同一方向、同一入射角で同時に入射させ、感光材料２１G 中に２段階目のＧのＨ２ホログラムを露光する。
【００５０】
その後、感光材料２１G を後処理して感光性を消失させ、その上に、図１２に示すように、２段階目のＢの波長λB に感度の持つＢ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１B を貼り付ける。そして、この透明基板２２位置を図１０、図１１の相対位置と同じ位置に配置して、図１１のＧのＨ１ホログラム１１G の代わりに同じ位置に、Ｂ用の要素ホログラム１１11B 〜１１13B が並列してなるＢのＨ１ホログラム１１B を配置し、同様に、そのＢのＨ１ホログラム１１B にＢ用の要素ホログラム１１11B 〜１１13B の記録のときの参照光２1B〜２3Bと反対に進む波長λB の再生照明光３B を、ＢのＨ１ホログラム１１B に対して記録のときの参照光２1B〜２3Bが入射する側とは反対側から入射させると、ＢのＨ１ホログラム１１B の面に対して記録のときの物体Ｏ1 〜Ｏ3 の相対位置と同じ位置に各要素ホログラム１１11B 〜１１13B からの回折光４1B〜４3Bにより第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 のＢ成分の像Ｏ1B’〜Ｏ3B’が再生結像される。これらのＢ成分の像Ｏ1B’〜Ｏ3B’近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＢ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１B が位置しており、再生照明光３B と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５B をＲ、Ｇの場合の参照光５R 、５G と同一方向、同一入射角で同時に入射させ、感光材料２１B 中に２段階目のＢのＨ２ホログラムを露光する。
【００５１】
最後に、感光材料２１B を同様に後処理して感光性を消失させることで、透明基板２２上に順に２段階目のＲのＨ２ホログラム（２１R ）、ＧのＨ２ホログラム（２１G ）、ＢのＨ２ホログラム（２１B ）が積層されてなるフルカラーのＨ２ホログラム２１’が得られる。
【００５２】
このフルカラーのＨ２ホログラム２１’も、図３を用いて説明したように、Ｈ２ホログラム２１’に記録のときの参照光５R 、５G 、５B と反対に進む再生照明光６、この場合は白色光を、Ｈ２ホログラム２１’（図３のＨ２ホログラム２１に対応）に対して記録のときの参照光５R 、５G 、５B とは反対側から入射させると、回折光７により第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 のＲＧＢ３色カラー像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”が空間的に重なって再生されると共に、元のＨ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B の位置にＨ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B の記録面と同じ大きさの窓２５が再生される。そして、第１〜第３物体Ｏ1 〜Ｏ3 の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”の中、第１物体Ｏ1 の像Ｏ1 ”は窓２５中の第１の要素ホログラム１１11R 、１１11G 、１１11B に対応する範囲２５1 に向かう回折光成分７1 によって再生され、第２物体Ｏ2 の像Ｏ2 ”は窓２５中の第２の要素ホログラム１１12R 、１１12G 、１１12B に対応する範囲２５2 に向かう回折光成分７2 によって再生され、第３物体Ｏ3 の像Ｏ3 ”は窓２５中の第３の要素ホログラム１１13R 、１１13G 、１１13B に対応する範囲２５3 に向かう回折光成分７3 によって再生される。したがって、観察眼Ｅが図３の角度範囲α1 （窓２５中の範囲２５1 がＨ２ホログラム２１の参照光５R 、５G 、５B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第１物体Ｏ1 （立方体）のフルカラーの像Ｏ1 ”がＨ２ホログラム２１（２１’）近傍に見え、角度範囲α2 （窓２５中の範囲２５2 がＨ２ホログラム２１（２１’）の参照光５R 、５G 、５B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第２物体Ｏ2 （三角錐）のフルカラーの像Ｏ2 ”がＨ２ホログラム２１（２１’）近傍に見え、角度範囲α3 （窓２５中の範囲２５3 がＨ２ホログラム２１の参照光５R 、５G 、５B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第３物体Ｏ3 （円筒体）のフルカラー像Ｏ3 ”がＨ２ホログラム２１近傍に見えることになり、見る方向により観察される画面がフルカラー像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により立体画面が順に切り替わる。
【００５３】
なお、図１０〜図１２において、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B からの記録順はＲ、Ｇ、Ｂの順に限定されずどのような順であってもよい。
【００５４】
また、フルカラーのＨ２ホログラム２１’の作製方法としては、以上のように、共通の透明基板２２上にＲＧＢ用のホログラム記録用感光材料２１R 、２１G 、２１B を順に積層しながら順に対応する色のホログラムを露光するのではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色に感光性を持つ単一の感光材料に順にあるいは同時に露光するようにしてもよい。ただし、同時に露光するには、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B も積層して同時に再生する必要があるが、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B は透過型であり、波長依存性が高くなく色分散があるため、Ｈ２ホログラムとしてノイズの多いホログラムが記録される。ただし、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B を体積型で反射型として作製することで、そのようなノイズを減らすことができる。
【００５５】
また、共通の透明基板２２上にＲＧＢ用のホログラム記録用感光材料２１R 、２１G 、２１B を順に積層しながら順に対応する色のホログラムを露光するのではなく、ホログラム記録用感光材料２１R 、２１G 、２１B を順に交換しながら対応する色のＨ２ホログラムを露光記録し、その記録したＲＧＢ３枚のＨ２ホログラムを記録後に積層して一体化することでフルカラーのＨ２ホログラム２１’としてもよい。この場合は、積層に伴って各ホログラムの厚さ分ホログラム間の相対位置がずれ、再生される各色成分の像位置がその分相対的にずれるのを補償するために、各Ｈ２ホログラムを露光するとき、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B との距離を色毎に調整する必要がある。
【００５６】
また、Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B を構成する要素ホログラム１１11R 、１１12R 、１１13R 、１１11G 、１１12G 、１１13G 、１１11B 、１１12B 、１１13B についても、以上のように、各色毎に別々の感光材料１１11R 、１１11G 、１１11B ；１１12R 、１１12G 、１１12B ；１１13R 、１１13G 、１１13B を使用するものとしたが、もちろんＲ、Ｇ、Ｂ３色に感光性を持つ単一の感光材料中に多重記録するようにしてもよい（その場合は、９枚の感光材料の代わりに３枚の感光材料を用いる。）。ただし、その場合には、上記したように、透過型として作製する場合、波長依存性が高くなく色分散があるため、Ｈ２ホログラムとしてノイズの多いホログラムが記録されることになるが、Ｈ１ホログラムを体積型で反射型として作製することで、そのようなノイズを減らすことができる。
【００５７】
なお、以上の図７〜図１２のフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する場合にも、単色ホログラムの場合と同様に、各Ｈ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B を構成する場合に、複数の要素ホログラム１１11R 〜１１13R ；１１11G 〜１１13G ；１１11B 〜１１13B を相互に接するように並列させるだけでなく、図４を用いて説明したように、相互に一部１３で重なり合うように並列させてもよく、あるいは、相互に隙間１４を介して並列させてもよい。そのようなＨ１ホログラム１１R 、１１G 、１１B から記録されたＨ２ホログラム２１’からの観察像の切り替わりの角度依存性は単色ホログラムに関して説明したのと同様である。
【００５８】
以上、本発明の画面切替型ホログラム作製方法及びその方法により作製された画面切替型ホログラムを実施例に基づいて説明してきたが、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、Ｈ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムにそれぞれ別の物体（立方体、三角錐、円筒体）を記録するものとしたが、同一の物体を各要素ホログラムに記録するようにしてもよい。あるいは、例えば同一人物、動物等の連続する運動の一連の異なるコマ（シーン）を記録したものであってもよい。図１３はその１例の一連のシーンを示す図であり、図の上段のコマの並びの左から右へ、次いで中段の左から右へ、そして次に、下段の左から右へ移るに連れて馬の走る様子を示している。これらの一連のシーンを、Ｈ１ホログラムを構成する複数の上から下への要素ホログラムにそれぞれ記録すると、図１４に示すように、観察眼Ｅを上から下へ移動する間にＨ２ホログラム２１からの再生像が連続的に切り替わり、馬が走るように見える動画的効果を得ることができる。また、フルカラーホログラムの場合、画面の切り替えである画面ではフルカラーで記録物体像が再生され、別の画面ではモノクロの記録物体像が再生されるようにしてもよい。なお、本発明による画面切替型ホログラムは、偽造防止効果や意匠性に富んだホログラムとして使用可能であり、また、光学素子としても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に基づいて２ステップ法により画面切替型ホログラムを作製する際の１段階目のＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図２】２段階目のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図３】作製された画面切替型ホログラムの作用を説明するための図である。
【図４】１段階目のＨ１ホログラムを構成する要素ホログラムの並列方法の変形を説明するための図である。
【図５】図４の並列配置をとって作製された画面切替型ホログラムの作用を説明するための図である。
【図６】Ｈ１ホログラムを構成する要素ホログラムの他の配置例を示す図である。
【図７】本発明に基づいてフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する際に１段階目のＲのＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図８】本発明に基づいてフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する際に１段階目のＧのＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図９】本発明に基づいてフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する際に１段階目のＢのＨ１ホログラムを構成する複数の要素ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図１０】２段階目のＲのＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図１１】２段階目のＧのＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図１２】２段階目のＢのＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。
【図１３】複数の要素ホログラムに記録する連続する運動の一連のシーンの例を示す図である。
【図１４】図１３の要素ホログラムを用いて作製された画面切替型ホログラムから動画的効果が得られることを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１1 〜１3 …物体光
１1R、１2R、１3R…Ｒの物体光
１1G、１2G、１3G…Ｇの物体光
１1B、１2B、１3B…Ｂの物体光
２1 〜２3 …参照光
２1R、２2R、２3R…Ｒの参照光
２1G、２2G、２3G…Ｇの参照光
２1B、２2B、２3B…Ｂの参照光
３…再生照明光
３R …Ｒの再生照明光
３G …Ｇの再生照明光
３B …Ｂの再生照明光
４1 〜４3 …要素ホログラムからの回折光
４1R〜４3R…要素ホログラムからのＲの回折光
４1G〜４3G…要素ホログラムからのＧの回折光
４1B〜４3B…要素ホログラムからのＢの回折光
５…参照光
５R …Ｒの参照光
５G …Ｇの参照光
５B …Ｂの参照光
６…再生照明光
７…回折光
７1 〜７N …回折光成分
１１…Ｈ１ホログラム
１１R …ＲのＨ１ホログラム
１１G …ＧのＨ１ホログラム
１１B …ＢのＨ１ホログラム
１１11〜１１19…感光材料（要素ホログラム）
１１11R 〜１１13R …Ｒ用の感光材料（Ｒ用の要素ホログラム）
１１11G 〜１１13G …Ｇ用の感光材料（Ｇ用の要素ホログラム）
１１11B 〜１１13B …Ｂ用の感光材料（Ｂ用の要素ホログラム）
１３…重なり部
１４…隙間
２１…Ｈ２ホログラム記録用感光材料（Ｈ２ホログラム）
２１’…フルカラーのＨ２ホログラム
２１R …Ｒ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２１G …Ｇ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２１B …Ｂ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２２…透明基板
２５…窓
２５1 〜２５N …窓の要素ホログラムに対応する範囲
Ｏ1 〜Ｏ3 …物体
Ｏ1 ’〜Ｏ3 ’…物体の像
Ｏ1 ”〜Ｏ3 ”…物体の像の像
Ｏ1R’〜Ｏ1R’…物体のＲ成分の像
Ｏ1G’〜Ｏ1G’…物体のＧ成分の像
Ｏ1B’〜Ｏ1B’…物体のＢ成分の像
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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