(57)【要約】【課題】  簡単な方法でデザイン性やセキュリティ性に優れたホログラムを作製する方法を提供する。【解決手段】  計算機を用いた演算により所定の記録面上に振幅情報と位相情報を記録してなる計算機合成ホログラム１を作製し、計算機合成ホログラム１に再生照明光３を照射して、計算機合成ホログラム１から再生像Ｏ’を再生させ、再生像Ｏ’近傍に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型ホログラム２１として記録することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機を用いた演算により所定の記録面上に振幅情報と位相情報を記録してなる計算機合成ホログラムを作製し、前記計算機合成ホログラムに再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから回折光を生じさせ再生像を再生させると共に、ホログラム記録材料に前記回折光と参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の体積型ホログラムとして記録することを特徴とするホログラム作製方法。
【請求項２】
前記再生像を前記計算機合成ホログラムと離間した位置に再生させると共に、前記ホログラム記録材料を前記再生像近傍に配置したことを特徴とする請求項１に記載のホログラム作製方法。
【請求項３】
前記再生照明光の０次光は、前記ホログラム記録材料と被らないようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム作製方法。
【請求項４】
前記計算機合成ホログラムとして記録物体上に設定した点光源から所定の一次元方向にのみ広がる物体光を用いて記録された計算機合成ホログラムを用い、前記再生像近傍の前記ホログラム記録材料の前記計算機ホログラム側近傍に前記一次元方向に直交する方向にのみ入射光を拡散させる一軸方向拡散手段を配置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のホログラム作製方法。
【請求項５】
前記計算機ホログラムとして白色光の下でフルカラーの画像再生が可能な計算機合成ホログラムを用い、前記ホログラム記録材料は、再生照明光の波長を順に変えて１層の前記ホログラム記録材料中に多重記録するか、又は、再生照明光の波長を変える毎に別々の前記ホログラム記録材料中に記録された複数の異なる波長のホログラム層を一体に積層して、２波長以上の再生が可能なホログラムとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のホログラム作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載のホログラム作製方法により作製されたことを特徴とするホログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム作製方法に関し、特に、計算機合成ホログラムの再生像を記録した体積型ホログラムの作製方法及びその方法により作製されたホログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、偽造防止のためホログラムを金券やクレジットカード等に貼り付け又は一体に形成するものがある。このホログラムとして、計算機を用いた演算により所定の記録面上に干渉縞を記録させて作製する計算機ホログラムがある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２１４７５１号公報
【特許文献２】特開２００２−７２８３７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１５５７０号公報
【非特許文献１】「３次元画像コンファレンス‘９９−３Ｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ‘９９−」講演論文集ＣＤ−ＲＯＭ（１９９９年６月３０日〜７月１日  工学院大学新宿校舎）、論文「ＥＢ描画によるイメージ型バイナリＣＧＨ（３）−隠面消去・陰影付けによる立体感の向上−」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これまでに提案されている上記従来の計算機ホログラムは、デザイン性やセキュリティ性に優れたホログラムであるが、レリーフ型のホログラムであり、体積型のホログラムと比較すると偽造されやすく、セキュリティ性の面で劣る部分がある。
【０００４】
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、簡単な方法でデザイン性やセキュリティ性に優れた体積ホログラム作製する方法及びその方法により作製された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】
【０００５】
本発明の方法は、上記課題を解決するものであって、計算機を用いた演算により所定の記録面上に振幅情報と位相情報を記録してなる計算機合成ホログラムを作製し、前記計算機合成ホログラムに再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから回折光を生じさせ再生像を再生させると共に、ホログラム記録材料に前記回折光と参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の体積型ホログラムとして記録することを特徴とする。
【０００６】
また、前記再生像を前記計算機合成ホログラムと離間した位置に再生させると共に、前記ホログラム記録材料を前記再生像近傍に配置したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記再生照明光の０次光は、前記ホログラム記録材料と被らないようにすることを特徴とする。
【０００８】
また、前記計算機合成ホログラムとして記録物体上に設定した点光源から所定の一次元方向にのみ広がる物体光を用いて記録された計算機合成ホログラムを用い、前記再生像近傍の前記ホログラム記録材料の前記計算機ホログラム側近傍に前記一次元方向に直交する方向にのみ入射光を拡散させる一軸方向拡散手段を配置することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ホログラム記録材料は、再生照明光の波長を順に変えて１層の前記ホログラム記録材料中に多重記録するか、又は、再生照明光の波長を変える毎に別々の前記ホログラム記録材料中に記録された複数の異なる波長のホログラム層を一体に積層して、２波長以上の再生が可能なホログラムとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な方法でデザイン性やセキュリティ性に優れたホログラムを作製することができると共に、体積型ホログラムを作製する際の従来のＨ１ホログラムを作製する工程を減らすことができる。また、再生照明光の０次光は、ホログラム記録材料と被らないようにするので、０次光のノイズを発生しないようにすることができる。さらに、計算機合成ホログラムを記録する際に物体光が広がる一次元方向に直交する方向にのみ拡散する一軸方向拡散手段を配置するので、一次元方向に直交する方向の視域を広げることができる。また、２波長以上の再生が可能なホログラムとするので、デザイン性をさらに拡張することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照にして本実施形態のホログラムの作製方法を説明する。本実施形態では、まず、計算機合成ホログラム１を作製する。図１乃至図３は、計算機合成ホログラム１を作製する方法を示す。
【００１２】
まず、本実施形態では、計算機合成ホログラムとして記録物体上に設定した点光源から所定の一次元方向にのみ広がる物体光を用いて記録されたものを用いる。すなわち、図１に示すように、原画像Ｏ上の任意の点光源Ｐｉから発せられた物体光Ｏｉが、図示のとおり水平方向（ＸＺ平面に平行な平面内）にのみ広がると仮定する。すると、物体光Ｏｉは、記録媒体１上の線状領域Ｂだけに到達することになり、記録媒体１の他の領域には、物体光Ｏｉは一切届かないことになる。光学的な方法でホログラムを作製する場合、このように物体光の広がりを制限することは極めて困難であるが、計算機を用いてホログラムを作製する場合であれば、演算式を修正するだけで物体光を容易に制御することができる。そこで、原画像Ｏを構成するすべての点光源から発せられる物体光について、同様の限定（物体光はＸＺ平面に平行な平面内にのみ広がるという限定）を付すようにする。
【００１３】
図２は、上述した基本概念に基づく記録方法の具体例を示す斜視図である。この例では、原画像Ｏおよび記録媒体１（記録面）を、それぞれ多数の平行線によって水平方向に分割し、多数の線状の単位領域を定義している。すなわち、図示のとおり、原画像Ｏは、合計Ｍ個の単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭに分割されており、記録媒体１は、同じく合計Ｍ個の単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭに分割されている。原画像Ｏが立体画像の場合、各単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭは、この立体の表面部分を分割することによって得られる領域になる。ここで、原画像Ｏ上のＭ個の単位領域と記録媒体１上のＭ個の単位領域とは、それぞれが１対１の対応関係にある。たとえば、原画像Ｏ上の第ｍ番目の単位領域Ａｍは、記録媒体１上の第ｍ番目の単位領域Ｂｍに対応している。
【００１４】
なお、この図２に示す例では、各単位領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，…，Ａｍ，…ＡＭの幅は、原画像Ｏ上に定義された点光源のＹ方向のピッチに等しく設定されており、個々の単位領域は、点光源が一列に並んだ線状の領域になっている。たとえば、図示の例では、第ｍ番目の単位領域Ａｍには、Ｎ個の点光源Ｐｍ１〜ＰｍＮが一列に並んでいる。また、各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭの幅は、記録媒体１上に定義された演算点のＹ方向のピッチに等しく設定されており、個々の単位領域には、演算点が一列に並んだ線状の領域になっている。図示の演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）は、第ｍ番目の単位領域Ｂｍ内に位置する演算点を示しており、ＸＹ座標系において座標値（ｘ，ｙｍ）で示される位置にある。
【００１５】
この例の場合、演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）についての干渉波強度は、次のようにして求められる。まず、この演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）が所属する単位領域Ｂｍに対応する原画像Ｏ上の単位領域Ａｍを演算対象単位領域として定める。そして、この演算対象単位領域Ａｍ内の点光源Ｐｍ１〜ＰｍＮから発せられた物体光Ｏｍ１〜ＯｍＮと、参照光Ｌθｍとによって形成される干渉波についての演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）の位置における振幅強度を求めれば、この振幅強度が、目的とする演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）についての干渉波強度である。ここで、参照光Ｌθｍは、ＹＺ平面に平行な単色平行光線であり、Ｂｍによって変化することのない所定角度θｍをもって記録媒体１上に入射する。
【００１６】
図３は、このような演算処理の概念を説明するための上面図であり、図２に示す原画像ＯおよびＣＧＨ原版用記録媒体１を、図の上方から見た状態を示している。図示のとおり、演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）における干渉波強度を求めるのに必要な物体光は、演算対象単位領域Ａｍ内のＮ個の点光源Ｐｍ１，…，Ｐｍｉ，…，ＰｍＮから発せられた物体光Ｏｍ１，…，Ｏｍｉ，…，ＯｍＮのみに限定され、原画像Ｏを構成する全点光源からの物体光を考慮する必要はない。こうして、ＣＧＨ原版用記録媒体１上に定義したすべての演算点Ｑ（ｘ，ｙ）について、それぞれ所定の干渉波強度を求めれば、ＣＧＨ原版用記録媒体１上に干渉波の強度分布が得られ、ＣＧＨ原版１となる。ここで、ＣＧＨ原版用記録媒体１とＣＧＨ原版１を同じ符号１で示す。
【００１７】
以上、図１〜図３を参照しながら、原画像Ｏ上に定義された第ｍ番目の単位領域Ａｍ上の光源の情報を、ＣＧＨ原版用記録媒体１上に定義された第ｍ番目の単位領域Ｂｍ上に記録する手法を述べた。この手法で述べたモデルでは、単位領域ＡｍおよびＢｍは、いずれも幾何学的な線状の領域であり、点光源および演算点はいずれも一次元的に並んでいる。
【００１８】
なお、以上の方法において、分割領域上の演算点Ｑでの物体光の振幅と位相の記録には、上記で説明したような参照光との干渉による干渉縞で記録する方法以外に、特許文献２、３に記載されているように一面に溝を持った３次元セルの溝の深さで位相を、溝の幅で振幅を記録する方法でもよい。
【００１９】
あるいは、非特許文献１に記載されたＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎ等の方法、Ｌｅｅの方法等で振幅と位相を記録するようにしてもよい。
【００２０】
次に、得られた計算機合成ホログラムとしてのＣＧＨ原版１から、体積型ホログラムを作製する方法を示す。本実施形態では、図４及び図５に示すように、得られたＣＧＨ原版１に再生照明光３をＣＧＨ原版１に対してＨ２ホログラム記録用感光材料２１を配置する側とは反対側から入射させる。この際、再生照明光３の０次光４0は、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１に被らないようにするとノイズが減り好ましい。ＣＧＨ原版１に再生照明光３を入射させると、ＣＧＨ原版１から回折光４が生じ、ＣＧＨ原版１の面に対して離間した記録のときの原画像Ｏの相対位置と同じ位置に原画像Ｏの再生像Ｏ’が再生結像される。この際、図５に示すように、ＣＧＨ原版１からの回折光４は、再生像Ｏ’の結像位置に向けて視域を持つ横方向のみ集光する。これによって、物体光の強度を高くすることができる。
【００２１】
ここで、本実施形態で作製した図１乃至図３に示す計算機合成ホログラムは、記録時に点光源の広がる一次元方向としての横方向の視域に比べて一次元方向に直交する縦方向の視域が狭いため、この原画像Ｏの再生像Ｏ’が結像される位置近傍に一次元方向にのみ拡散するレンチキュラーシートやホログラム等の一軸方向拡散手段としての一軸方向拡散板１０を配置し、回折光４を縦方向に拡散する。
【００２２】
図６にこのような一軸方向拡散板手段としての、レンチキュラーシート１０ａを示す。図６（ａ）はレンチキュラーシート１０ａの正面図、図６（ｂ）はレンチキュラーシート１０ａの断面図である。座標軸を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように定義すると、Ｚ軸をマイナス方向からレンチキュラーシート１０ａに入射する入射光Ｌａは、レンチキュラーシート１０ａにより出射光Ｌｂ及びＬｃ間のＹ軸方向に拡散されて出射する。
【００２３】
このように、一軸方向拡散板１０を配置することにより、縦方向に回折光４を拡散させることで、できあがった体積型ホログラムは、縦方向の視域を広げることができる。
【００２４】
そして、一軸方向拡散板１０及び再生像Ｏ’のすぐ近傍にフォトポリマー、銀塩材料等からなる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４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、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１中にＨ２ホログラムを露光する。
【００２５】
ここで、比較のために従来の体積型ホログラムの作製方法としての２ステップ法について説明する。図８は、従来の２ステップ法によりホログラムを作製する際の１段階目のＨ１ホログラムの撮影配置（ａ）と２段階目のＨ２ホログラムの撮影配置（ｂ）とを示す側面図である。まず、フォトポリマー、銀塩材料等のＨ１ホログラム記録用感光材料１１１を用い、図８（ａ）に示すように、ホログラムに記録する物体（ここでは、立方体で示してある。）１００に面してそのＨ１ホログラム記録用感光材料１１１を配置する。そして、物体１００を所定波長のレーザ光で照明して物体１００で散乱された物体光１０１をＨ１ホログラム記録用感光材料１１１に入射させると共に、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１１の面に入射角θで物体光１００と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光１０２を同時に入射させ、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１１に物体１００のホログラムを露光する。このホログラムが露光されたＨ１ホログラム記録用感光材料１１１を後処理してＨ１ホログラム１１１を作製する。ここで、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１１とＨ１ホログラム１１１を同じ符号１１１で示す。
【００２６】
次いで、得られたＨ１ホログラム１１１に、図８（ｂ）に示すように、記録のときの参照光１０２と反対に進む再生照明光１０３をＨ１ホログラム１１１に対して記録のときの参照光１０２が入射する側とは反対側から入射させる。すると、Ｈ１ホログラム１１１から回折光１０４が生じ、Ｈ１ホログラム１１１の面に対して記録のときの物体１００の相対位置と同じ位置に物体１００の像１００’が再生結像される。この物体１００の像１００’が結像される位置近傍にフォトポリマー、銀塩材料等からなる２段階目のＨ２ホログラム記録用感光材料１２１を配置し、再生照明光１０３と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光１０５を回折光１０４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、Ｈ２ホログラム記録用感光材料１２１中に２段階目のＨ２ホログラムを露光する。この２段階目のＨ２ホログラムが露光されたＨ２ホログラム記録用感光材料１２１を後処理してＨ２ホログラム１２１を作製する。ここで、Ｈ２ホログラム記録用感光材料１２１とＨ２ホログラム１２１を同じ符号１２１で示す。
【００２７】
以上のようにして記録されたＨ２ホログラム１２１は体積型ホログラムであり、参照光１０５を回折光１０４と反対側から入射させる場合は反射型ホログラムとして記録され、参照光１０５を回折光１０４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。
【００２８】
このように従来の２ステップ法によるホログラム作製方法と比較して、本発明にかかる実施形態の方法では、ＣＧＨ原版１を使用するので、Ｈ２ホログラムに相当する体積型ホログラム２１を作製する際に従来のＨ１ホログラム１１１を作製する工程を減らすことができる。また、現実の物体を使用せずに、簡単な方法でホログラムを作製することができる。さらに、コンピュータにより原画像を作製することができるので、微細な構造でデザイン性やセキュリティ性に優れたホログラムを作製することができる。
【００２９】
図７は、反射型として作製したＨ２ホログラム２１からそれと同一特性のＨ３ホログラム３１を複製する際の撮影配置を示す図である。図７に示すように、体積型反射ホログラムからなるＨ２ホログラム２１にフォトポリマー等の体積型のＨ３ホログラム感光材料３１を密着するかあるいは屈折率整合液を介して密着させて配置する。次に、Ｈ３ホログラム感光材料３１側からＨ２ホログラム２１に、図４に示したＨ２ホログラム作製時の参照光５と反対に進む再生照明光６をＨ２ホログラム作製時の参照光５が入射する側とは反対側から入射させる。そして、Ｈ３ホログラム感光材料３１に入射した再生照明光６とＨ２ホログラム２１からの１次回折光とをＨ３ホログラム感光材料３１中で干渉させてＨ３ホログラム感光材料３１にＨ２ホログラム２１を複製する。
【００３０】
また、本実施形態の体積型ホログラムは、ＣＧＨ原板１として白色光の下でフルカラーの画像再生が可能な計算機合成ホログラムを用い（特許文献１参照）、再生照明光の波長を順に変えて１層のＨ２ホログラム記録用感光材料２１中に多重記録するか、又は、再生照明光の波長を変える毎に別々のＨ２ホログラム記録用感光材料２１中に記録された複数の異なる波長のホログラム層を一体に積層して、２波長以上の再生が可能なホログラムとして作製してもよい。これにより、デザイン性をさらに拡張することができる。
【００３１】
以上、本発明のホログラム作製方法を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかる計算機合成ホログラムの記録方法の概念を示す斜視図である。
【図２】図１の演算処理の概念に基づく具体例を示す図である。
【図３】図１の演算処理の概念を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の上面図である。
【図６】一軸方向拡散板を示す図である。
【図７】第３のホログラムを示す図である。
【図８】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ＣＧＨ原版（ＣＧＨ原版用記録媒体）
３…再生照明光
４…回折光
４0…０次光
５…参照光
６…再生照明光
１０…一軸方向拡散板
２１…Ｈ２ホログラム記録用感光材料（Ｈ２ホログラム）
３１…Ｈ３ホログラム記録用感光材料（Ｈ３ホログラム）
【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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