(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定した情報を物体光として記録されるホログラムが持つ干渉縞を、計算機を用いて記録した計算機ホログラムを有するセルまたはドットを配置することによりパターンを表示する表示体において、
パターンの構成単位であるセルまたはドットの内部に配置される計算機ホログラムの形状は矩形であり、前記矩形の大きさ，形成される干渉縞の深さの少なくとも一方を任意に変化させてなることを特徴とする計算機ホログラムから成る表示体。
【請求項２】
前記セルまたはドットの回折効率と、前記パターン上の各領域の面積とが比例していることを特徴とする請求項１記載の計算機ホログラムから成る表示体。
【請求項３】
前記セルまたはドットの回折効率と、前記パターン上の各領域の面積とが反比例していることを特徴とする請求項１記載の計算機ホログラムから成る表示体。
【請求項４】
計算機ホログラムには、白色光による再生では、肉眼で識別できない特定情報が記録されており、同一の情報が記録されている複数のセルが含まれる複数の領域が、それぞれ異なる輝度(回折効率)を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の計算機ホログラムから成る表示体。
【請求項５】
計算機ホログラムには、白色光による再生では、肉眼で識別できない特定情報が記録されており、異なる情報が記録されている複数のセルが同じもしくは同程度の輝度(回折効率)を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の計算機ホログラムから成る表示体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め設定した情報を物体光として記録されるホログラムが持つ干渉縞を、計算機を用いて記録した計算機ホログラムを構成要素として特定のパターンを表示する表示体に関する。
特に、光の複素振幅の取り扱いを、一定の大きさのドット（セル）単位で行なうように、前記計算機ホログラムからなるドットあるいはセルを配置することによりパターンを表示する表示体において、表示体の意匠性を高めると共に、記録情報の隠蔽効果を向上させる改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラムに特定情報を記録して、その情報を読み取る方法としては、フーリエ変換型ホログラムを利用する方法等が公知である。このような情報を記録したホログラムに、予め決められた光が入射すると、１次回折光により記録した情報が再生される。
【０００３】
ホログラムには、実際の物体（被写体）からの物体光と参照光による干渉現象を利用して作成するもの以外に、計算機上で対象物に相当する対象物データを基に干渉縞をデジタルデータとして表わした干渉縞データを作成し、それを感光フィルムなどの媒体に記録して作成する、いわゆる「計算機ホログラム」も知られている。
【０００４】
計算機ホログラムとしては、上記のフーリエ変換型ホログラムなどが持つことになる干渉縞を、計算機を用いて算出し、前記干渉縞データを各種手法により、結果的にホログラムと同様な機能（回折現象による情報再生を行なう）を奏するように、上記の特定情報が記録される。
【０００５】
計算機ホログラムの構成として、ホログラム画面全面に渡る計算機ホログラムを配置する手法に代えて、計算機ホログラムからなる微小なセル（以下、セル型計算機ホログラムと称する）を構成単位として、計算機ホログラム全体を構成する手法も採用されている。
【０００６】
上記手法によると、パターン（絵柄）全体が計算機ホログラムにより構成されるのではないため、パターン内の任意のセルにだけ特定情報が記録された計算機ホログラムを配置することができ、そのセルの存在を知る者以外に対しては、パターン内に特定情報を隠蔽させることが可能となる。
【０００７】
本発明では、セルを構成単位としてパターン（絵柄）を形成する場合に、セルの全てを計算機ホログラムにより構成するのではなく、セル内の必要な箇所にのみ計算機ホログラムを配置するにあたって、前記計算機ホログラムを矩形の形状とすることを特徴とする。
【０００８】
本発明におけるセル型計算機ホログラムは、入射光，回折光などの光の複素振幅の振るまいを、セルの内部に定義された矩形の配置，大きさなどを変化させることにより制御される。
【０００９】
セル型計算機ホログラムの最小の構成単位であるセルは、１〜１０μｍ程度の大きさを有している。
【００１０】
セル型計算機ホログラムに特定波長の光を入射し、隠蔽情報を再生するためには、付与する隠蔽情報の情報量に対応して十分な数のセルが（マトリクス状に）存在する必要がある。
【００１１】
通常のセル型計算機ホログラムは、ホログラム再生用のレーザービームのビーム径（1mmφ程度）よりも小さいため、このセル型計算機ホログラムを複数個隣接して配置し、再生像を明るくすることが行われる。
【００１２】
尚、本発明ではこの複数個配置されたセルの集まりである計算機ホログラムを構成する、内部に計算機ホログラムの領域を有するセルの集合を「ドット」または「画素」と呼ぶこととする。
【００１３】
一般に、フーリエ変換型計算機ホログラムを、白色光（インコヒーレント光）により照明して再生光を肉眼で観察すると、白濁した領域として視覚され、計算機ホログラムを応用した物品の意匠性を低下させる原因となっていた。
上記のように、白濁した領域として視覚される理由は、フーリエ変換像が各波長毎に再生されることに起因する。
【００１４】
また、このような計算機ホログラムを用いて特定情報を表示体内に混入させ、前記情報の隠蔽を図る際、白濁した領域として視覚される箇所に前記情報が隠蔽されていることを推測されてしまうという問題を有している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ドット単位で配置されたフーリエ変換型計算機ホログラムは、白色光（インコヒーレント光）での照明により再生光を肉眼で観察する際、フーリエ変換像が各波長毎に再生される。そのため、フーリエ変換型計算機ホログラムは、角度依存性が低く白濁した領域として知覚される。
計算機ホログラムは、通常、情報の記録を目的として作製されるため、記録されたパターンを肉眼で観察した際にどのように知覚されるかについては言及せず外観に意匠性を求めることはなされていない。
【００１６】
そのため、計算機ホログラムが記録された領域は単純な白濁色の単一パターンであることが多く、回折等の光学特性を有するパターンや、印刷によるパターン，特殊顔料によるパターン等と共存した際に、違和感のある領域として認識されてしまう。
このように、他の領域と異なる雰囲気を与えてしまうことは表示体の意匠性を低下させるものであると共に、パターン内に混在させた記録情報の存在を推測させることにつながり、情報の隠蔽効果を損ねることにもなる。
【００１７】
計算機ホログラムにより記録された特定情報の読み取りにあたっては、レーザー光などの光を予め設定した条件で本発明の表示体に入射すると、情報が予め設定した位置においたスクリーン等に投影されるなどして再生される。このような情報は肉眼で読み取ることも、（スクリーン位置にCCDカメラ等の受光器を置いて）機械で読み取ることも容易である。
フーリエ変換型ホログラムをセルとして用いて表現された階調画像を通常観察条件下で目視観察する際には、情報が照明光の波長分布によりぼけることと、情報がフーリエ変換されていることにより、情報の内容を認識することは不可能である。
計算機ホログラムの記録情報を読み取る際、計算機ホログラムとしては、レーザービームを入射できる程度の面積が必要であり、表示体をデザインする上での制約となっている。
【００１８】
本発明は、ドット単位で配置されたセル型計算機ホログラムから成る表示体において、情報記録（再生）の機能を損なうことなく、表示体としての意匠性を向上し、記録情報を隠蔽できる効果を実現する表示体を提供することを目的とする。
特に、セキュリティ用途では、機械による情報読み取りと、表示画像の目視による観察の２通りの方法で、それぞれ別の情報を確認する際、セル型計算機ホログラムからの再生光の輝度変調を任意に設定することを容易にすることにより、記録情報の隠蔽効果を一層向上できる表示体を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
予め設定した情報を物体光として記録されるホログラムが持つ干渉縞を、計算機を用いて記録した計算機ホログラムを有するセルまたはドットを配置することによりパターンを表示する表示体において、
パターンの構成単位であるセルまたはドットの内部に配置される計算機ホログラムの形状は矩形であり、前記矩形の大きさ，形成される干渉縞の深さの少なくとも一方を任意に変化させてなることを特徴とする計算機ホログラムから成る表示体である。
【００２０】
請求項２の発明は、
前記セルまたはドットの回折効率と、前記パターン上の各領域の面積とが比例していることを特徴とする請求項１記載の計算機ホログラムから成る表示体である。
【００２１】
請求項３の発明は、
前記セルまたはドットの回折効率と、前記パターン上の各領域の面積とが反比例していることを特徴とする請求項１記載の計算機ホログラムから成る表示体である。
【００２２】
請求項４の発明は、
計算機ホログラムには、白色光による再生では、肉眼で識別できない特定情報が記録されており、同一の情報が記録されている複数のセルが含まれる複数の領域が、それぞれ異なる輝度(回折効率)を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の計算機ホログラムから成る表示体である。
【００２３】
請求項５の発明は、
計算機ホログラムには、白色光による再生では、肉眼で識別できない特定情報が記録されており、異なる情報が記録されている複数のセルが同じもしくは同程度の輝度(回折効率)を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の計算機ホログラムから成る表示体である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、セル型計算機ホログラム１を構成するセル２の一例を示す説明図である。
【００２５】
本発明によるセル型計算機ホログラム１では、各セル２内部における光の複素振幅の振るまいを１つないしは複数個の矩形３により表現する。
セル２内部に配置された矩形３は、振幅の大小に対応してその面積が増減し、位相がセル２中心からの距離として表現される。
【００２６】
すなわち、光の複素振幅データを記録する面上をセル単位に分割し、それぞれのセル２内での光の振るまいを矩形３の位置，大きさにより表現したものがセル型計算機ホログラム１である。
【００２７】
図２に、セル２をマトリクス状に配置したセル型計算機ホログラム１の一例を示す。
セル型計算機ホログラムでは、対象となる情報を光の複素振幅の状態で記録するために、図２のように複数個のセルが必要である。
【００２８】
通常、このように複数個のセル２により構成されたセル型計算機ホログラム１は、非常に小さな面積から成る。
セル型計算機ホログラム１からレーザービーム等により情報再生を行う場合、この小さな面積にレーザービームの位置合わせを行うことは困難であるし、また、単独のセル型計算機ホログラムからの回折光だけでは観察時に十分な輝度を得ることができない。
【００２９】
そこで図３のように、この複数個から成るセル２の集まりをドット単位で配置し、ある程度の大きさにして取り扱うことが行われる。
図３は、１００個のセルから成る計算機ホログラムを４個のドット４でマトリクス状に配置した例を示す説明図である。
【００３０】
ドット単位で構成され配置されたセル型計算機ホログラムに、レーザービーム等のコヒーレント光を入射することで、記録された情報の再生を行うことが可能となる。
【００３１】
一方、セル型計算機ホログラムでは、全てのセル内の矩形の大きさをそれぞれ同じ倍率で拡大／縮小しても、同様の情報を記録・再生することができる。
その際、記録された情報の再生時の回折効率は高く／低くなる。
【００３２】
図４（ａ）は、あるセル型計算機ホログラム１にレーザービーム５を入射した際の情報再生の様子を示す説明図である。
図４（ｂ）は、同図（ａ）のセル型計算機ホログラム１の矩形をそれぞれ同倍率で縦方向に拡大したものにレーザービーム５を入射した際の情報再生の様子を示す説明図である。
【００３３】
この場合、従来のパターンと拡大したパターンとで矩形の中心位置は変化しないので、光の位相情報には変化がなく、明るさを決定する振幅の情報のみが変化するため、再生像の明るさは異なるが、同様の情報を再生することができる。
【００３４】
図４（ａ）のセル型計算機ホログラム１が記録された面を白色光で照明して、再生光を肉眼で観察すると、同図のセル型計算機ホログラム１は回折効率が小さいため、再生情報は、回折光が弱く暗い面として知覚される。
一方、図４（ｂ）では、同図のセル型計算機ホログラム１は回折効率が大きいので、再生情報は、回折光が強く明るい面として知覚される。
【００３５】
このように、矩形のセル型計算機ホログラム１と非矩形部分（セル型計算機ホログラム１の周囲）との比率を変化させることにより、記録された情報が同じであっても、再生される情報の回折効率、並びに観察時の明るさを変化させることができ、同一の情報をもったセル型計算機ホログラムを異なる明るさで記録することができる。
【００３６】
矩形の拡大／縮小の倍率を様々に設定することで、色々な明るさのパターンを記録することが可能であるため、表示体内に異なる輝度で同一の情報を混在させることができ、特定情報の隠蔽の上で有効である。
【００３７】
これらのセル型計算機ホログラムを表示体の面上に配置することで、散乱光の光量が制御された階調画像を表現することができる（図５）。
図５にあるように、肉眼で観察した際、輝度が高い部分は矩形の面積を大きくし（女性の服の部分）、
輝度がやや高い部分は、矩形の面積をそれより小さくし（背景の部分）、
輝度が暗い部分は、矩形の面積をさらに小さくする（女性のスカートの部分）ことで階調画像が実現できる。
【００３８】
矩形の面積の操作方法は、図５のような縦方向のみの拡大／縮小のみに限らず、横方向のみへの拡大／縮小でも実現することができ、また、縦横両方向への拡大／縮小でもよい（図６）。
尚、矩形の面積を操作した際に規定できる矩形の辺の長さは最大でもセルの辺の長さ迄である。
このような、計算機ホログラムからなる矩形の面積を制御して再生光（特定の情報）の輝度（回折効率）を制御する上では、形状としては矩形が取り扱いの点で好適である。
【００３９】
また、矩形の面積を操作するのではなく、矩形部分と非矩形部分との振幅変調量の差、及び／または位相変調量の差を操作することでも光量を制御し、階調画像を表現することができる。
図７は、表面レリーフ型計算機ホログラムの場合に、位相変調量として凹凸比（深さ）を変更している例である。この時、矩形部分と非矩形部分はどちらが凸でどちらが凹であっても構わない。
【００４０】
本発明によれば、同一の情報を基に様々な明るさでセル型計算機ホログラムを作ることができるが、反対に、異なる情報から同一（同程度）の明るさのセル型計算機ホログラムを作製することも可能である。
すなわち、同一の情報を、異なる明るさの領域にそれぞれ配置したり、異なる情報を同輝度の領域に配置することで、情報隠蔽の効果を飛躍的に向上させることができる。
【００４１】
図８にその適用例を示す。図８は、階調画像として表現された本発明によるセル型計算機ホログラムにレーザービームを入射した際の、各所における情報再生を表した概念図である。
図中の再生情報Ａと再生情報Ｂはいずれも同輝度の背景より情報再生がなされたものである。
【００４２】
白色光による再生光を肉眼で観察する限り、背景はいずれの場所も同輝度として認識されるが、背景内の異なる領域には同じ輝度となるように設計された別の情報が記録されているため、別々の情報を再生することができる。
【００４３】
一方、再生情報Ｃと再生情報Ｄは異なる輝度の領域から情報再生がなされている。
これら（ＣとＤ）は、元々は同じ情報であるが、矩形の面積もしくは凹凸比を制御することで観察時の明るさを変化させているため、異なる輝度の領域に同じ情報を記録することができるのである。
【００４４】
計算機ホログラムの作製には、電子線描画装置によりパターニングする方法、写真縮小法により記録する方法等が用いられる。
本発明により実現される階調画像を表現するセル型計算機ホログラムは、矩形データをどのように発生させるかによるものであるので、前記作製方法はそのまま適用することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による計算機ホログラムを用いた表示体は、セル型計算機ホログラムの形状を矩形とすることにより、前記計算機ホログラム毎に矩形の大きさ、もしくは振幅変調量の差、及び／または位相変調量の差を変化させることで、前記計算機ホログラムによる回折効率の変調（設定）が容易であり、以下に示す効果が期待できる。
【００４６】
（１）観察されるパターンの輝度をドット毎に変化させることができるため、面上に階調画像を表現でき、意匠性を向上させることが可能である。
【００４７】
（２）観察されるパターンの輝度をドット毎に変化させることができるため、面上に階調画像を表現でき、情報の隠蔽効果を向上させることが可能である。
【００４８】
（３）同一の情報を異なる輝度で記録することができるため、高いセキュリティ性を実現できる。
【００４９】
（４）異なる情報を同一の輝度で記録することができるため、高いセキュリティ性を実現できる。
【００５０】
（５）矩形の面積を制御することで観察されるパターンの明るさを決定するため、精巧な偽造品を作製することは困難である。
【００５１】
（６）矩形の振幅変調量の差、及び／または位相変調量の差を制御することで観察されるパターンの明るさを決定するため、精巧な偽造品を作製することは困難である。
【００５２】
（７）従来の計算機ホログラムの製造工程と同様の工程で作製することが可能である。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】セル型計算機ホログラムのセル内部の構造を示す説明図。
【図２】マトリクス状に配置されたセルにより元となる情報の光の複素振幅データが記録されたセル型計算機ホログラムパターンを示す説明図。
【図３】同一のデータから成るセル型計算機ホログラムをドット単位で複数配置し、そこにレーザービームを入射した際の情報再生の様子を示す説明図。
【図４】本発明の手法により、矩形の面積を操作し同一の情報を持つセル型計算機ホログラムを、異なる明るさで再生した際の比較を表す説明図。
【図５】矩形の面積を操作することで様々な明るさで知覚されるセル型計算機ホログラムを配置し、階調画像を表現した一例を示す説明図。
【図６】セル内の矩形を横方向、ないしは縦横両方向に拡大した一例を示す説明図。
【図７】本発明の手法により、矩形の深さを操作し同一の情報を持つセル型計算機ホログラムを、異なる明るさで再生した際の比較を表す説明図。
【図８】本発明の手法を組み合わせ、階調画像の同輝度の領域から異なる情報を再生し、また、異なる輝度の領域から同一の情報を再生可能であることを示す概念図。
【符号の説明】
１…計算機ホログラム
２…セル
３…矩形
４…ドット
５…コヒーレント光
【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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