(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機によって計算された干渉縞データを基板上に記録して計算機ホログラムを作成する計算機ホログラム作製方法であって、
前記基板上の干渉縞データを記録する位置を示す干渉縞記録点を干渉縞記録点記憶手段に書き込む干渉縞記録点書込ステップと、
３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データと観察角度データとを対応させて画像データ記憶手段に書き込むステップと、
前記３次元物体の画像データに貼り付け可能な模様データを観察角度データとともに入力する入力ステップと、
前記入力ステップにより入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、前記入力ステップにより入力された模様データに変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより前記模様データが変換された３次元物体の画像データから、前記干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算する計算ステップと、
前記計算ステップにより計算された干渉縞データを前記基板上に記録する干渉縞記録ステップと
を備えたことを特徴とする計算機ホログラム作製方法。
【請求項２】
請求項１に記載の計算機ホログラム作製方法において、
前記干渉縞記録点書込ステップは、
前記干渉縞データが記録される前記基板の干渉縞記録面の形状データ及び位置データを入力するステップと、
前記干渉縞記録面の形状データ及び位置データの入力に応じて、水平方向に長いスリットを前記干渉縞記録面の垂直方向に複数設定し、該スリット内を水平方向に分割することにより、複数の干渉縞記録点を設定するステップと
を備えたことを特徴とする計算機ホログラム作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の計算機ホログラム作製方法において、
前記干渉縞記録ステップは、透明材料の基板における光の透過率を位置に応じて変化させることにより、前記干渉縞データを記録することを特徴とする計算機ホログラム作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計算機ホログラム作製方法において、
前記干渉縞記録ステップは、基板表面の凹凸形状を変化させることにより、前記干渉縞データを記録することを特徴とする計算機ホログラム作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の計算機ホログラム作製方法により作製される計算機ホログラムであって、
水平方向のみに視差をもち、前記３次元物体の表面の色彩や質感が変化するように、特定の観察角度でのみテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項６】
計算機によって計算された干渉縞データを基板上に記録して計算機ホログラムを作成する計算機ホログラム作製装置であって、
前記基板上の干渉縞データを記録する位置を示す干渉縞記録点を記憶する干渉縞記録点記憶手段と、
３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データと観察角度データとを対応させて記憶する画像データ記憶手段と、
前記３次元物体の画像データに貼り付け可能な模様データを観察角度データとともに入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、前記入力手段により入力された模様データに変換する模様データ変換手段と、
前記模様データが変換された３次元物体の画像データから、前記干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算する干渉縞データ計算手段と、
前記干渉縞データ計算手段により計算された干渉縞データを前記基板上に記録する干渉縞記録手段と
を備えたことを特徴とする計算機ホログラム作製装置。
【請求項７】
水平方向のみに視差をもち、３次元物体を表示する計算機ホログラムであって、
前記３次元物体の画像には、観察する角度に応じて表面の色彩や質感が変化するように、特定の観察角度の範囲でのみテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の計算機ホログラムにおいて、
前記３次元物体の画像には、観察する角度に応じて表面の色彩や質感が変化するように、複数のテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の計算機ホログラムにおいて、
テクスチャマッピングにより、３次元物体上に文字や記号、絵柄等の画像が表現されている
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか1項に記載の計算機ホログラムにおいて、
特定の色彩および質感が、予め設定した視域内の一部の狭範囲でのみ3次元物体の画像が観察可能である
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の計算機ホログラムにおいて、
前記狭範囲が視域の中心を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲である
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の計算機ホログラムにおいて、
前記狭範囲が視域の最も外側を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲である
ことを特徴とする計算機ホログラム。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１２のいずれか１項に記載の計算機ホログラムが印刷物基材の表面の領域の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする情報印刷物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止効果の高い計算機ホログラム及びその作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元物体の画像を表示するホログラムが情報印刷物の偽造防止などに応用されている。例えばＩＣカードや紙幣などに用いられている。
【０００３】
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ある(例えば非特許文献１参照)。このフーリエ変換型ホログラムに、予め決められた光が入射されると、ホログラムに記録された情報が１次回折光により再生される。
【０００４】
ホログラムに記録される情報としては、一般的には、実在する対象物（被写体)からの物体光と参照光との干渉による干渉縞データが記録される。
【０００５】
これに対し、対象物が実在しなくても、計算機（コンピュータ）上で３次元物体をモデリングすることによりホログラムを作製することもできる。このようなホログラムは、「計算機ホログラム(CGH：Computer Generated Hologram)」と呼ばれる。計算機ホログラムの作製に際し、計算機(コンピュータ)上で対象物に相当する３次元物体の画像データ等が定義され、光の波面の情報が算出される。そして、光の波面の情報が感光フィルムなどの基板上に記録される (例えば特許文献1参照)。
【特許文献１】特許第３９５１５５４号明細書
【非特許文献１】Ｐ．ハリハラン、「ホログラフィーの原理」、株式会社オプトロニクス社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した計算機ホログラムにおいては、実在しない対象物の立体像などを表示することができる。
【０００７】
しかしながら、実物が作製できるような単純な構成の３次元物体がモデリングされて、計算機ホログラムが作製されても、偽造防止効果が十分ではないことがある。実物が作製できるような３次元物体では、実在する対象物をレーザーの２光束干渉法によって撮影する一般的なホログラム技術でも見た目が似ているものを作製できるからである。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。
【００１０】
請求項１に対応する発明は、計算機によって計算された干渉縞データを基板上に記録して計算機ホログラムを作成する計算機ホログラム作製方法であって、前記基板上の干渉縞データを記録する位置を示す干渉縞記録点を干渉縞記録点記憶手段に書き込む干渉縞記録点書込ステップと、３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データと観察角度データとを対応させて画像データ記憶手段に書き込むステップと、前記３次元物体の画像データに貼り付け可能な模様データを観察角度データとともに入力する入力ステップと、前記入力ステップにより入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、前記入力ステップにより入力された模様データに変換する変換ステップと、前記変換ステップにより前記模様データが変換された３次元物体の画像データから、前記干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算する計算ステップと、前記計算ステップにより計算された干渉縞データを前記基板上に記録する干渉縞記録ステップとを備えた計算機ホログラム作製方法である。
【００１１】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する計算機ホログラム作製方法において、前記干渉縞記録点書込ステップは、前記干渉縞データが記録される前記基板の干渉縞記録面の形状データ及び位置データを入力するステップと、前記干渉縞記録面の形状データ及び位置データの入力に応じて、水平方向に長いスリットを前記干渉縞記録面の垂直方向に複数設定し、該スリット内を水平方向に分割することにより、複数の干渉縞記録点を設定するステップとを備えた計算機ホログラム作製方法である。
【００１２】
請求項３に対応する発明は、請求項１または請求項２に対応する計算機ホログラム作製方法において、前記干渉縞記録ステップは、透明材料の基板における光の透過率を位置に応じて変化させることにより、前記干渉縞データを記録する計算機ホログラム作製方法である。
【００１３】
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する計算機ホログラム作製方法において、前記干渉縞記録ステップは、基板表面の凹凸形状を変化させることにより、前記干渉縞データを記録する計算機ホログラム作製方法である。
【００１４】
請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する計算機ホログラム作製方法により作製される計算機ホログラムであって、水平方向のみに視差をもち、前記３次元物体の表面の色彩や質感が変化するように、特定の観察角度でのみテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている計算機ホログラムである。
【００１５】
請求項６に対応する発明は、計算機によって計算された干渉縞データを基板上に記録して計算機ホログラムを作成する計算機ホログラム作製装置であって、前記基板上の干渉縞データを記録する位置を示す干渉縞記録点を記憶する干渉縞記録点記憶手段と、３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データと観察角度データとを対応させて記憶する画像データ記憶手段と、前記３次元物体の画像データに貼り付け可能な模様データを観察角度データとともに入力する入力手段と、前記入力手段により入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、前記入力手段により入力された模様データに変換する模様データ変換手段と、前記模様データが変換された３次元物体の画像データから、前記干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算する干渉縞データ計算手段と、前記干渉縞データ計算手段により計算された干渉縞データを前記基板上に記録する干渉縞記録手段とを備えた計算機ホログラム作製装置である。
【００１６】
請求項７に対応する発明は、水平方向のみに視差をもち、３次元物体を表示する計算機ホログラムであって、前記３次元物体の画像には、観察する角度に応じて表面の色彩や質感が変化するように、特定の観察角度の範囲でのみテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている計算機ホログラムである。
【００１７】
請求項８に対応する発明は、請求項７に対応する計算機ホログラムにおいて、前記３次元物体の画像には、観察する角度に応じて表面の色彩や質感が変化するように、複数のテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されている計算機ホログラムである。
【００１８】
請求項９に対応する発明は、請求項７または請求項８に対応する計算機ホログラムにおいて、テクスチャマッピングにより、３次元物体上に文字や記号、絵柄等の画像が表現されている計算機ホログラムである。
【００１９】
請求項１０に対応する発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか1項に対応する計算機ホログラムにおいて、特定の色彩および質感が、予め設定した視域内の一部の狭範囲でのみ３次元物体の画像が観察可能である計算機ホログラムである。
【００２０】
請求項１１に対応する発明は、請求項１０に対応する計算機ホログラムにおいて、前記狭範囲が視域の中心を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲である計算機ホログラムである。
【００２１】
請求項１２に対応する発明は、請求項１０に対応する計算機ホログラムにおいて、前記狭範囲が視域の最も外側を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲である計算機ホログラムである。
【００２２】
請求項１３に対応する発明は、請求項７乃至請求項１２のいずれか１項に対応する計算機ホログラムが印刷物基材の表面の領域の少なくとも一部に設けられた情報印刷物である。
【００２３】
＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。
【００２４】
請求項１・６に対応する発明は、入力手段により入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを画像データ記憶手段から読み出し、該３次元物体の模様データを入力手段により入力された模様データに変換し、模様データが変換された３次元物体の画像データから干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算し、干渉縞データを基板上に記録するので、特定の観察角度でのみ読取可能な情報が表示されることになり、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを作製することができる。
【００２５】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する作用に加え、干渉縞データが記録される基板の干渉縞記録面の形状データ及び位置データを入力し、その干渉縞記録面の形状データ及び位置データの入力に応じて、水平方向に長いスリットを干渉縞記録面の垂直方向に複数設定し、該スリット内を水平方向に分割することにより、複数の干渉縞記録点を設定するので、水平方向にのみ視差をもつような計算機ホログラムが作製されることになり、計算量の低減を図ることができる。
【００２６】
請求項３に対応する発明は、請求項１・２に対応する作用に加え、透明材料の基板における光の透過率を位置に応じて変化させることにより、干渉縞データを記録するので、いわゆる透過型ホログラムを作製することができる。
【００２７】
請求項４に対応する発明は、請求項１〜３に対応する作用に加え、基板表面の凹凸形状を変化させることにより、干渉縞データを記録するので、金属製スタンパーなどを用いることにより計算機ホログラムを容易に量産複製できる。
【００２８】
請求項５・７〜９に対応する発明は、水平方向のみに視差をもち、３次元物体の表面の色彩や質感が変化するように、特定の観察角度でのみテクスチャマッピングデータまたはバンプマッピングデータが適用されているので、特定の観察角度でのみ読取可能な情報が表示されることになり、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを提供することができる。
【００２９】
請求項１０に対応する発明は、請求項７〜９に対応する作用に加え、特定の色彩および質感が、予め設定した視域内の一部の狭範囲でのみ３次元物体の画像が観察可能であるので、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを提供することができる
請求項１１に対応する発明は、請求項１０に対応する作用に加え、狭範囲が視域の中心を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲であるので、予めその存在を知っているか、または注意深く観察しないと特定の情報の存在を認識することが難しい計算機ホログラムを提供することができる。
【００３０】
請求項１２に対応する発明は、請求項１０に対応する作用に加え、狭範囲が視域の最も外側を含み、且つ、全視域の１／５以下の範囲であるので、通常は観察しないような角度でしか情報を読み取ることができず、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを提供することができる。
【００３１】
請求項１３に対応する発明は、請求項７〜請求項１２のいずれか１項に対応する計算機ホログラムが印刷物基材の表面の領域の少なくとも一部に設けられているので、偽造防止効果の高い情報印刷物を提供することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、偽造防止効果の高い計算機ホログラム及びその作製方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３４】
＜第１の実施形態＞
（計算機ホログラム作製装置の構成）
図１は本発明の第１の実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０の構成を示す模式図である。
【００３５】
計算機ホログラム作製装置１０は、干渉縞記録点記憶部１１・干渉縞記録点設定部１２・画像データ記憶部１３・模様データ記憶部１４・入力部１５・画像データ選択部１６・模様データ変換部１７・干渉縞データ計算部１８・干渉縞記録装置１９を備えている。なお、干渉縞記録装置１９以外の干渉縞記録点記録部１１〜干渉縞データ計算部１８は、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組合せにより実現可能である。具体的には、予めコンピュータ読み取り可能な記憶媒体またはネットワークから得られた計算機ホログラム作製プログラムがコンピュータにインストールされることにより、各機能が実現される。
【００３６】
干渉縞記録点記憶部１１は、干渉縞データが記録される基板５における「干渉縞記録点データ」を記憶するメモリである。計算機ホログラムの作製に際しては、図２に示すように、光源ＬＳの位置データと、３次元物体Ｏの位置データと、干渉縞記録面Ｓの位置データ及び形状データとが設定される。次に、図３に示すように、光源ＬＳからの参照光ＲＬと、３次元物体Ｏからの物体光ＯＬとの干渉縞記録面Ｓにおける干渉縞データが計算される。そこで、干渉縞記録点記憶部１１では、この干渉縞記録面Ｓにおける干渉縞データが計算される位置を干渉縞記録点データとして記憶する。
【００３７】
干渉縞記録点設定部１２は、干渉縞記録点データを設定し、干渉縞記録点記憶部１１に書き込むものである。具体的には、干渉縞記録面Ｓの位置データと形状データとが後述する入力部１５を介して入力されると、干渉縞記録点設定部１２は、図４に示すように、干渉縞記録面Ｓの垂直方向に沿って、水平方向（ｘ方向）に長いスリットＤを複数設定する。そして、干渉縞記録点設定部１２は、そのスリットＤ内を水平方向（ｘ方向）に向かって垂直に分割することにより複数の干渉縞記録点Ｐを設定し、干渉縞記録点データを干渉縞記録点記憶部１１に書き込む。なお、図４おいては、物体光ＯＬと参照光ＲＬとの干渉縞データが各干渉縞記録点Ｐに記録され、再生光ＰＬが入射されると、波面Ｗで表わされる光が観察者Ｅに到達し、画像Ｇ１が観察されることになる。
【００３８】
画像データ記憶部１３は、３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データと観察角度データとを対応させて記憶するメモリである。例えば、図５に示すように、画像名称毎に、観察角度データに対応させて、３次元物体の画像データを記憶する。光源ＬＳと３次元物体Ｏと干渉縞記録面Ｓとの配置関係が図３に示すようなものである場合、観察角度が４０°の範囲内の画像が観察されることになり、画像データ記憶部１３は−２０°〜２０°までの観察角度データに対応させて画像データを記憶する。また、画像データ記憶部１３は画像データ以外の３次元物体に関する情報を画像名称毎に記憶するものであってもよい。
【００３９】
なお、３次元物体の画像データは、コンピュータ・グラフィックスやＣＡＤ等の手段により生成される。計算機ホログラムによって表示したい物体のモデリングの方法としては、NURBS曲線、スプライン曲線、ベジェ曲線等の自由曲線を用いて物体の曲面を表現する方法や、ポリゴンと呼ばれる三角形や四角形等の多角形によって物体の曲面を平面の集合として近似表現する方法がある。このように３次元物体の形状を規定する方法は複数の手法があるので、画像データ記憶部１３で記憶されるデータは画像データだけでなく、曲線や曲面を示す方程式の形式や、多角形の頂点データ等の形式をとることもできる。また、３次元物体の質感を表現するために、テクスチャマッピングデータやバンプマッピングデータが適用される。
【００４０】
模様データ記憶部１４は、３次元物体Ｏの画像データに貼り付け可能な模様データを記憶するメモリである。具体的には、模様データ記憶部１４は、図６に示すように、複数のテクスチャマッピングデータやバンプマッピングデータを模様識別番号毎に記憶する。
【００４１】
「テクスチャマッピング」は、３次元物体の画像データとは別に定義した色彩や質感を決定する２次元の模様データを物体表面に貼り付ける技術である。テクスチャマッピングを３次元物体の形状データの表面に施すことにより、画像にリアリティをもたせることができる。例えば、図７に示すような、全面が同一色である球の３次元物体の画像データＧ２では、照明光の入射角度に応じて輝度が変化するものの観察角度を変えても同じ色彩、質感で知覚され、立体感も乏しい。これに対し、図８のように球の形状に例えば木目柄のテクスチャマッピングの模様を施すと、観察角度の変化に応じて木目柄が連続的に変化していく。そのため、のぞき込みによる奥行き感が増し、球の画像データＧ３に対して、より立体感を感じることができるようになる。なお、マッピング可能なテクスチャには、金属光択や木の年輪の他にも、文宇・数字・記号・絵柄等の画像を用いることができ、これらのテクスチャをマッピングすることにより、３次元物体表面上にその画像が張り付いているように知覚される。
【００４２】
「バンプマッピング」は、３次元物体表面における光の反射方向や光量を任意に変化させ、あたかも表面に凹凸があるかのように知覚させる表現手法である。例えば、図９のように３次元物体の球の画像データＧ４にパンプマッピングの模様を施し、表面に凹凸感をもたせることにより立体感を得られるようにすることができる。バンプマッピングは凹凸をもった複雑な３次元物体をモデリングすることと比較して簡単に実現することができる。そのため、計算の負荷が少なく、３次元物体の質感を定義する方法の１つとして有効である。
【００４３】
入力部１５は、一般的なマウスやキーボード等により構成され、各種データを入力したり選択したりするものである。例えば、干渉縞データを記録する基板５の干渉縞記録面Ｓの形状データや位置データが入力部１５を介して入力される。また、モニタに表示された画像名称が入力部１５を介して選択される。また、模様識別番号が観察角度とともに入力部１５を介して入力される。なお、模様識別番号の入力に変えて、ハードディスク等の外部の記憶装置や、スキャナー、カメラ等の外部の情報入力手段から模様データが直接入力される構成であってもよい。
【００４４】
画像データ選択部１６は、画像データを選択するものであり、入力部１５を介して画像名称が入力された場合、その画像名称に対応する３次元物体Ｏの画像データを画像データ記憶部１３から読み出す機能を有している。なお、画像データ選択部１６が読み出した画像データは、模様データ変換部１７に送出される。
【００４５】
模様データ変換部１７は、入力部１５により入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、入力部１５により入力された模様データに変換するものである。これにより、３次元のホログラム画像において、特定の角度から観察したときのみ他の角度から観察したときとは異なる画像が表示されるようになる。
【００４６】
干渉縞データ計算部１８は、模様データ変換部１７により模様データが変換された３次元物体の画像データから、干渉縞記録点毎に干渉縞データを計算するものである。具体的には、干渉縞データ計算部１８は、予め設定された光源ＬＳの位置データに基づいて、３次元物体Ｏから干渉縞記録点Ｐに到達する物体光ＯＬの複素振幅分布を決定し、その複素振幅分布をもとに干渉縞データを計算する。
【００４７】
干渉縞データの計算について、図１０を用いて補足する。図１０は３次元物体上に配置された物点から計算機ホログラム上の干渉縞記録点に到達する物体光の様子を示した平面図である。図１０に示す計算機ホログラムの左側に位置する干渉縞記録点Ｐ１においては、３次元物体の表面に沿ってｘ軸方向に間隔ｄで等間隔に配置された物点Ｑ１〜Ｑ５からの物体光と、別途予め定義された方向から入射する参照光との干渉による予渉縞記録点Ｐ１における光の振幅強度が計算される。また、同様に計算機ホログラムの右側に位置する干渉縞記録点Ｐ２にも物点Ｑ１〜Ｑ５からの物体光と、参照光との干渉による振幅強度が計算される。このような計算を全ての干渉縞記録点で行うことで振幅強度の変化によって図１１のような干渉縞パターンを得ることができる。なお、図１０では簡略化して説明するため、物点及び干渉縞記録点の個数をそれぞれ限定して記載しているが、実際にはこれらは数多く存在する。また、３次元物体上の物点及び干渉縞記録点の個数（配置密度)をそれぞれ増やせば、物体の形状や質感の情報の欠落が少ない計算機ホログラムを作製できるようになる。
【００４８】
なお、干渉縞データの計算により、３次元物体の画像データＧが、観察者Eから見て計算機ホログラムの奥側に観察されるようにもできるし、手前側に観察されるようにもできる。また、再生光ＰＬの入射方向も図８の方向に制限されるものではなく、予め決定した観察時の照明方向に応じて計算機ホログラムを作製する際に作製者が決定することができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、干渉縞データ記憶部１８は、水平方向にのみ視差をもつように干渉縞データを計算する。これにより、計算量の低減が図れる。なお、一般的には、水平方向の視差のみが再現できていれば、両眼視差によって十分に立体感を生じさせる画像を表示することが可能である。
【００５０】
干渉縞記録部１９は、電子ビーム描画装置などの高解像度な描画能力を持つ装置により構成され、干渉縞データ計算部１８により計算された干渉縞データを基板５上に記録するものである。具体的には、干渉縞記録部１９は、干渉縞の凹凸構造を直接描画する方法や、低解像度な画像出力装置によって作製された干渉縞の濃淡画像をレンズなどを用いて光学的に縮小記録する方法などにより干渉縞データを基板５上に記録する。
【００５１】
なお、干渉縞記録部１９は、濃度分布または位相変調量分布のいずれか一方または両方の形態で、干渉縞データを基板５上に記録する。ここで、「濃度分布」の形態による干渉縞データの記録方法とは、低解像度な画像出力装置によって作製された干渉縞の濃淡画像を、レンズなどを用いて光学的に縮小し、透明物質により構成される基板５上に形成して干渉縞データを記録する方法である。すなわち、透明物質上に形成される半透明材料の濃度を位置に応じて変化させることにより、光の透過率もしくは反射率を変化させ、ホログラム画像を表示する。また、「位相変調量分布」の形態とは、位相変調量に対応させて基板表面上を微細な凹凸形状に形成したり、屈折率を変化させたりして干渉縞データを記録する方法である。なお、計算機ホログラムを量産複製する場合は、濃淡画像を縮小記録する濃度分布の形態よりも、干渉縞の凹凸構造を複製転写する位相変調量分布の形態を採用した方が実用的である。
【００５２】
（計算機ホログラム作製装置の動作）
次に本実施形態に係るホログラム作製装置１０の動作を図１２のフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
始めに、入力部１５を介して、光源ＬＳと３次元物体Ｏと干渉縞記録面Ｓとの配置関係を示す位置データが入力される（ステップＳ１）。また、干渉縞記録面Ｓの形状データが入力される（ステップＳ２）。
【００５４】
続いて、干渉縞記録点設定部１２が、干渉縞記録面Ｓにおける干渉縞データを記録する位置を示す干渉縞記録点Ｐを算出し、干渉縞記録点記憶部１１に書き込む（ステップＳ３）。なお、干渉縞記録点設定部１２は、基板５上の各干渉縞記録面Ｓを垂直方向に沿って、複数並んだ水平方向に長いスリットＤを設定し、各スリットＤを水平方向に分割することにより干渉縞記録点Ｐを算出する。
【００５５】
続いて、ＣＡＤ等の手段により生成された３次元物体Ｏの画像データＧが画像データ記憶部１３に書き込まれる（ステップＳ４）。ここでは、画像データ記憶部１３に、３次元物体の形状データ及び模様データを含む画像データＧが、観察角度データとともに記憶される。
【００５６】
次に、入力部１５の操作により、模様識別情報と観察角度データとが入力される（ステップＳ５）。模様識別情報が入力されると、模様データ記憶部１４に記憶されたテクスチャマッピングデータ或いはバンプマッピングデータが模様データ変換部１７により選択される。そして、模様データ変換部１７は、入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを、選択したテクスチャマッピングデータ等に変換する（ステップＳ６）。
【００５７】
続いて、干渉縞データ計算部１８により、模様データの変換された３次元物体の画像データから、予め設定された光源の位置データに基づいて、３次元物体から干渉縞記録点に到達する物体光と参照光とによる複素振幅分布が算出される。そして、この複素振幅分布をもとに干渉縞データが計算される（ステップＳ７）。この際、物体光の入射角度によってはテクスチャマッピングデータ或いはバンプマッピングデータは参照されなくともよく、その場合は別途定めて３次元物体の質感の初期値を用いるなりして質感が決定される。
【００５８】
そして、干渉縞記録部１９により、干渉縞データが基板５上に記録される（ステップＳ８）。具体的には、電子線ビーム描画装置等の微細加工装置により濃度分布または／および位相変調量分布の形態で基板５上に干渉縞データが記録され、水平方向のみに視差をもつ計算機ホログラムが作製される。
【００５９】
（計算機ホログラム作製装置の作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０によれば、入力部１５により入力された観察角度データに対応する３次元物体の模様データを画像データ記憶部１３から読み出し、その３次元物体の模様データを入力部１５により入力された模様データに変換し、模様データが変換された３次元物体の画像データから干渉縞記録点毎の干渉縞データを計算し、干渉縞データを基板５上に記録するので、特定の観察角度でのみ読取可能な情報が表示されることになり、偽造防止効果の高い計算機ホログラムを作製することができる。
【００６０】
また、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０によれば、観察角度に応じて３次元物体表面に異なる色彩や質感をもたせた計算機ホログラムを作製できるため、実在する被写体を用いて作製されるホログラムでは表現不可能な３次元物体の表示が可能である。また、観察角度に応じて３次元物体表面の模様を段階的に変化させるなどしてアイキャッチ効果を向上させた計算機ホログラムを作製できる。
【００６１】
さらに、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０によれば、特定の視域でのみ視認可能な文字情報が表面に表示される計算機ホログラムを作製できる。文字情報が視認可能となる視域や、表示される文字情報に予め規則を設けるなどしておけば、計算機ホログラムの真偽判定が可能になる。そこで、このような特定の視域でのみ視認可能な模様等が表示される計算機ホログラムを情報印刷物に形成することにより、情報印刷物の真偽判定などに利用することができる。
【００６２】
なお、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０によれば、コンピュータ・グラフィックスや３次元ＣＡＤを用いてモデリングした３次元物体が表示される計算機ホログラムを作製できるので、実在する被写体を記録するホログラムとは異なり、実際には存在しないものを表示することが可能である。このため、計算機ホログラムが貼付された情報印刷物は、一般的な印刷技術により作製された情報印刷物に比して偽造が困難である。
【００６３】
補足すると、近年では、３次元物体を表示するホログラムや計算機ホログラムが様々な情報印刷物に使用され一般化されているとともに、コンピュータ・グラフィックスによる３次元物体も映画やＴＶ等の様々な場面で見ることができるようになっている。そのため、３次元物体の画像データを単に計算機ホログラムの対象として使うだけでは十分なアイキャッチ効果が得られにくくなってきている。これに対し、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置では、特定の視域のみ他の領域とは異なるテクスチャマッピングデータ等が適用された計算機ホログラムを作製できるので、十分なアイキャッチ効果を得ることができる。
【００６４】
なお、計算機ホログラムを複製する場合には、干渉縞の凹凸構造が形成された表示体の原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製する。この金属製スタンパーを母型として、ポリカーボネートやポリエステル等を原料とする透明基材上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させる。そして、熱や光を与え、樹脂が硬化したのち、金属製スタンパーと樹脂を剥離することで計算機ホログラムを複製する。
【００６５】
また、複製された計算機ホログラムが透明である場合、アルミニウム等の金属や誘電体の簿膜層を真空中で蒸着する等の方法により表面に光反射層を設ける。このような光反射層が設けられた計算機ホログラムを転写箔やステッカー等の形態にし、紙やプラスチックフィルム等の基材上に接着層ないしは粘着層を介して貼付すれば、偽造防止機能を備えた有価証券類やカード類等の情報印刷物を作製できるようになる。
【００６６】
また、本実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０において、模様データとしてテクスチャマッピングやパンプマッピングを用いることにより、３次元物体の表面の色彩や質感を変え、文字や模様等の複雑な画像の表示をも実現できる。それゆえ、表面の形状そのものは変えていないにも関わらず、より表現力が高く情報量の多い物体を、計算負荷を大幅に増大させることなく計算機ホログラムにより表示することができる。
【００６７】
なお、本実施形態に係るホログラム作製装置１０は、干渉縞データが記録される基板５の干渉縞記録面Ｓの形状データ及び位置データを入力し、その干渉縞記録面Ｓの形状データ及び位置データの入力に応じて、水平方向に長いスリットＤを干渉縞記録面Ｓの垂直方向に複数設定し、該スリットＤ内を水平方向に分割することにより、複数の干渉縞記録点Ｐを設定するので、水平方向にのみ視差をもつような計算機ホログラムが作製されることになり、計算量の低減を図ることができる。
【００６８】
（実施例）
次に、特定の観察角度でのみ、３次元物体に適用されているテクスチャマッピングまたはバンプマッピングのデータを変更した計算機ホログラムについて説明する。
【００６９】
特定の観察角度でのみ、３次元物体に適用されているテクスチャマッピングまたはバンプマッピングのデータを変更することは、３次元物体Ｏから干渉縞記録面Ｓに到達する複数の物体光の中で、予め設定した任意の角度で干渉縞記録面Ｓに到達する物体光のみが他とは異なる色彩、質感データから決定されていることに相当する。
【００７０】
例えば、計算機ホログラムをほぼ正面から観察したときのみ、３次元物体Oに木目柄のテクスチャマッピングが施されているような効果を得るには、図１３・図１４に示すような規則によって干渉縞パターンの生成を行えばよい。図１３において、３次元物体Ｏには木目柄のテクスチャマッピングが施されている。
【００７１】
具体的には、計算機ホログラムの左・右・中央のそれぞれに位置する干渉縞記録点Ｐ４・Ｐ５・Ｐ６に、３次元物体上の物点Ｑ５・Ｑ７・Ｑ９のそれぞれからほぼ垂直に入射する物体光ＯＬ１１〜ＯＬ１３の複素振幅分布が、木目柄のテクスチャマッピングによる色彩データ及び質感データをもとに決定される。一方、図１４のように、物体光が計算機ホログラムに斜め方向から入射するような場合は、テクスチャマッピングによる色彩データ及び質感データを用いずに物体光の複素振幅分布が決定される。
【００７２】
すなわち、図１３及び図１４に示す計算機ホログラムにおいては、入射する角度に応じて物体光の複素振幅分布を計算するもととなる３次元物体Ｏの色彩データ及び質感データが選択され、干渉縞パターンが導出されている。そのため、正面から観察した際は３次元物体上に木目柄が観察され、それ以外の角度から観察した際には木目柄が観察されないようにすることができる。なお、図１３・図１４においては説明を簡略化するため、物点及び物点から到遠する物体光を示す線分や干渉縞記録点をそれぞれ数少なく記載しており、また参照光の図示は省略している。
【００７３】
図１５は物体光の入射角度に応じて、異なるテクスチャマッピング或いはバンプマッピングが適用された計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【００７４】
図１６・図１７・図１８に示すように、計算機ホログラムに到達する物体光の入射角度に応じて、別々のテクスチャマッピング或いはバンプマッピングを適用することで、観察角度に応じて別々の色彩、質感による表示を行うことができる。
【００７５】
ここでは、１つの計算機ホログラムの作製において、図１６に示すように計算機ホログラムに右方向から入射する物体光については、３次元物体の模様として木目柄のテクスチャを適用し、図１７に示すように垂直方向から入射する物体光については、文字「ＴＯＰ」が書かれたテクスチャを適用し、図１８に示すように左方向から入射する物体光については大理石柄のテクスチャを適用して、別途入射する参照光との干渉による光の複素振幅をそれぞれ計算し、干渉縞データを求める。
【００７６】
そして、このように作製された計算機ホログラムが適当な照明光下で様々な角度から観察されると、図１５に示すように、視域内の左側に位置する観察者Ｅ１には木目柄のテクスチャの画像Ｇ８が観察され、中央に位置する観察者Ｅ２には文宇「ＴＯＰ」が書かれたテクスチャの画像Ｇ７が観察され、右側に位置する観察者Ｅ３には大埋石柄のテクスチャの画像Ｇ９が観察される。
【００７７】
ここでは、図１５の文字「ＴＯＰ」のように特定の角度でのみ観察することが可能な情報を３次元物体上に設けることで、通常の３次元物体を記録しただけでは実現できない特殊な視認効果をもたせることができ、アイキャッチ効果を向上させることができる。
【００７８】
また、図１５に示すように、特定の観察角度でのみ読みとることが可能な文字や記号、絵柄等を３次元物体の画像データに盛り込むことにより、計算機ホログラムの真偽判定が可能となり、偽造防止効果の向上も見込むことができる。
【００７９】
さらに、このような特定の観察角度でのみ読取可能な情報が表示される計算機ホログラムを、商品券や小切手等の有価証券類やクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード類、パスポートや免許証等の証明書類等の情報印刷物の紙基材上、もしくはプラスチック基材上に転写箔やステッカーの形態で貼付することで、情報印刷物の偽造防止効果を向上させることができる。情報印刷物の一例としては、図１９に示すような、計算機ホログラムが貼付されたＩＣカードがある。ＩＣカード６０には部分的に計算機ホログラム５０が設けられ、観察者は３次元物体の画像を観察することができる。
【００８０】
なお、情報の隠蔽効果を見込んで特定の角度でのみ読みとることが可能なテクスチャを設ける場合には、視域内の狭範囲でのみ特定の情報が把握できるように、計算機ホログラムの干渉縞データを計算することがより望ましい。広範囲で特定の質感データが観察できるようにすると、情報の隠蔽効果が低くその存在が容易に知覚されてしまうからである。
【００８１】
具体的には、特定の質感が把握できる狭範囲は３次元物体が観察される全視域の概ね１／５以下の範囲であることが望ましい。１／５程度の範囲であれば隠蔽情報が見える領域が十分に限定されており、予めその存在を知っているか、または注意深く観察しないと特定の情報の存在を認識することが難しくなるからである。
【００８２】
図２０は、視域Ｒ１の中心線Ｃを含む狭領域Ｒ２でのみ、文宇「ＴＯＰ」が読みとれるようなテクスチャマッピングを適用した計算機ホログラムの模式図である。このような計算機ホログラムにおいては、ほぼ正面で観察する観察者Ｅ２でなければ文字「ＴＯＰ」を読みとれず、他の位置にいる観察者Ｅ１やＥ３では観察することができない。さらに、図２１に示すように、狭範囲Ｒ２を視域Ｒ１の最も外側にした場合、通常は観察しないような急な角度でしか文字「ＴＯＰ」を読みとることができないので、より一層情報の隠蔽効果を向上させることができる。
【００８３】
なお、一般に立体像を表示する計算機ホログラムは情報印刷物の偽造防止を目的として用いられており、動物やキャラクターをモデルとしたシールやステッカーなどの形態で作製されることが多い。このような形態の場合、計算機ホログラムの幅は概ね１〜１０ｃｍ程度である。また、視域は４０°以下に設定されることが多い。それ以上の視域を設けると、視域の中心から遠ざかるにつれて立体像が見にくくなったり、立体像の奥行き感を十分に得られなかったりする。視域が４０°である場合、その１／５である８°程度が狭範囲の設定として望ましい。
【００８４】
＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る計算機ホログラム作製装置１０の構成を示す模式図である。
【図２】計算機ホログラムの作製方法を説明するための模式図である。
【図３】計算機ホログラムの作製方法を説明するための模式図である。
【図４】計算機ホログラムの構成を示す模式図である。
【図５】画像データ記憶部１３の構成を示す模式図である。
【図６】模様データ記憶部１４の構成を示す模式図である。
【図７】マッピング処理無しの計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図８】テクスチャマッピングが適用された計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図９】バンプマッピングが適用された計算機ホログラムの概念を示す模式図である。
【図１０】干渉縞データ計算部１８の計算処理を説明するための図である。
【図１１】干渉縞データによる干渉縞の構成を示す模式図である。
【図１２】同実施形態に係るホログラム作製装置１０の動作を図１２のフローチャートを用いて説明する。
【図１３】計算機ホログラムを略正面から観察したときの計算処理を説明するための図である。
【図１４】計算機ホログラムを斜めから観察したときの計算処理を説明するための図である。
【図１５】同実施形態に係る計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図１６】異なる観察角度により観察される計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図１７】異なる観察角度により観察される計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図１８】異なる観察角度により観察される計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図１９】同実施形態に係る計算機ホログラムが貼付された情報印刷物の一例を示す模式図である。
【図２０】視域Ｒ１の中心線Ｃを含む狭領域Ｒ２でのみ隠蔽情報が読み取り可能な計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【図２１】視域Ｒ１の最も外側の狭領域Ｒ２でのみ隠蔽情報が読み取り可能な計算機ホログラムの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０・・・計算機ホログラム作製装置、１１・・・干渉縞記録点記憶部、１２・・・干渉縞記録点設定部、１３・・・画像データ記憶部、１４・・・模様データ記憶部、１５・・・入力部、１６・・・画像データ選択部、１７・・・模様データ変換部、１８・・・干渉縞データ計算部、１９・・・干渉縞記録装置、５０・・・計算機ホログラム、６０・・・ＩＣカード、ＬＳ・・・光源、Ｏ・・・３次元物体、Ｓ・・・干渉縞記録面、ＲＬ・・・参照光、ＯＬ・・・物体光、Ｅ・・・観察者。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0004962246.tif 000020
【図２０】
0004962246.tif 000021
【図２１】
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