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体積型ホログラム
【目的】 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型ホログラムを作製する方法及びその方法により作製された体積型ホログラムを提供する。
【構成】 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用いた体積型ホログラムの作製方法において、計算機合成ホログラム１は、第１方向Ｘと、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙとを有し、第１方向Ｘのみの視差を有し、第２方向Ｙに所定の幅を有する各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭを有し、各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内に、第２方向Ｙに異なる空間周波数Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの回折パターンが作製され、計算機合成ホログラム１に第１再生照明光２を照射して、計算機合成ホログラム１から第１回折光３を生じさせ第１再生像Ｏ’を再生させ、１段目のホログラム記録材料Ｈ１に第１回折光３と第１参照光４を同時に入射させて１段目のホログラムＨ１を記録することを特徴とする。
【構成】 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用いた体積型ホログラムの作製方法において、計算機合成ホログラム１は、第１方向Ｘと、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙとを有し、第１方向Ｘのみの視差を有し、第２方向Ｙに所定の幅を有する各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭを有し、各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内に、第２方向Ｙに異なる空間周波数Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの回折パターンが作製され、計算機合成ホログラム１に第１再生照明光２を照射して、計算機合成ホログラム１から第１回折光３を生じさせ第１再生像Ｏ’を再生させ、１段目のホログラム記録材料Ｈ１に第１回折光３と第１参照光４を同時に入射させて１段目のホログラムＨ１を記録することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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体積型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設けるものが知られている。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形成して作製する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０１３８５８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４７５０号公報
【特許文献３】特開２００２−７２８３７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１５５７０号公報
【非特許文献１】A. W. Lohmann and D. P. Paris: "Binary Fraunhofer Holograms, Generated by Computer",Appl. Opt., 6, 10, pp. 1739-1748(Oct. 1967)
【非特許文献２】Wai Hon Lee: "Sampled Fourier Transform Hologram Generated by Computer", Appl. Opt., 9, 3, pp. 639-643(Mar. 1970)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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合成ホログラムは、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。
【０００５】
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体積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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明は、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用いた体積型ホログラムの作製方法において、前記計算機合成ホログラムは、第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とを有し、前記第１方向のみの視差を有し、前記第２方向に所定の幅を有する各単位領域を有し、前記各単位領域内に、前記第２方向に異なる空間周波数の回折パターンが作製され、前記計算機合成ホログラムに第１再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから第１回折光を生じさせ第１再生像を再生させると共に、１段目のホログラム記録材料に前記第１回折光と第１参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の１段目のホログラムを記録することを特徴とする。
【０００７】
また、前記１段目のホログラムに第２再生照明光を照射して、前記１段目のホログラムから第２回折光を生じさせ第２再生像を再生させ、前記第２再生像近傍に配置した２段目のホログラム記録材料に前記第２回折光と第２参照光を同時に入射させて２段目のホログラムを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。
【０００８】
また、前記回折パターンの空間周波数は、前記単位領域内で一方から他方へ徐々に変化することを特徴とする。
【０００９】
また、記録物体上に設定した点光源から前記第１方向に広がり、前記点光源と異なる位置から前記第２方向に広がる物体光を用いて記録されることを特徴とする。
【００１０】
また、記録物体上に設定した線光源から前記第１方向に広がり、前記第２方向に一定の幅の物体光を用い、前記参照光として前記第２方向に関して前記単位領域ごとに定めた所定の位置に集束する参照光を用いて記録されることを特徴とする。
【００１１】
また、前記回折パターンは、干渉縞からなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記回折パターンは、位相と振幅を変調するパターンからなることを特徴とする。
【００１３】
さらに、体積型ホログラムが前記体積型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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１方向のみの視差を有し、単位領域内の第２方向の回折パターンの空間周波数が異なる計算機合成ホログラムを作製し、第２方向の視域を拡大した計算機合成ホログラムを用いて体積型ホログラムを作製するので、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、第２方向の視域を拡大した体積型ホログラムとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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〜図３は、計算機合成ホログラム１を作製する基本的な方法を示す。
【００１７】
まず、本実施形態では、計算機合成ホログラムとして原画像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。この作製方法は、特許文献１の記載に基づく方法である。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、図示の通り本実施形態では水平方向（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を構成する全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。本実施形態で作製した計算機ホログラムは、水平方向の視差のみを有する計算機合成ホログラムとなる。
【００１８】
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及び記録媒体１（記録面）を、それぞれ多数の平行な平面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、図示の通り、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。例えば、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。
【００１９】
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第２方向としてのＹ方向（本実施形態では鉛直方向）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。例えば、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。
【００２０】
また、各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ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、個々の単位領域には、演算点が二次元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。
【００２１】
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、例えばＹＺ平面に平行な単色平行光線であり、何れの位置でも同じ角度で記録媒体１上に入射する。あるいは、参照光Ｌθｍの入射角度θｍは、観察環境を仮定した仮想照明及び仮想視点の設定に基づいて定められ、例えば、観察時に上方からの点光源を想定する場合には、上端の単位領域Ｂ１についての参照光Ｌθ１の記録媒体の法線方向からの入射角度θ１は小さな角度δとなり、下端の単位領域ＢＭについての参照光ＬθＭの入射角度θＭは大きな角度βとなるように設定してもよい。
【００２２】
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及び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。図示の通り、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上に定義した全ての演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）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上に記録すべき干渉波の強度分布が得られ、得られた干渉波の強度分布を何らかの方法で物理的に記録すればＣＧＨ原版１となる。具体的には、特許文献２に記載のように、演算点に対応した位置に干渉波の強度に応じた占有率の矩形を記録することでＣＧＨ原版１を作製することができる。
【００２３】
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及びＢｍは、何れも細長い短冊状の領域であり、点光源は一次元的に、演算点は二次元的に並んでいる。
【００２４】
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３、４に記載されているように１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。
【００２５】
あるいは、非特許文献１に記載されたＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎの方法、非特許文献２に記載されたＬｅｅの方法等で振幅と位相を記録するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、本実施形態のＣＧＨ原版１の構成を示す図である。図４（ａ）は、図２に示した系を第１方向としてのＸ方向から観察した図、図４（ｂ）は、Ｘ方向から観察したＣＧＨ原版１の拡大図である。
【００２７】
本実施形態のＣＧＨ原版１は、図４（ａ）に示す単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向のピッチ間隔（空間周波数）をそれぞれ異ならせるように回折パターンとしての干渉縞を作製することで、Ｙ方向の視域を変更するものである。例えば、ＣＧＨ原版１の単位領域ＢｍのＹ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴは、図４（ｂ）に示すように、様々なパターンで作製することができる。図４（ｂ）には概念図としてＹ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴを図示したが、多くの場合、物理的な干渉縞パターンはＣＧＨ原版１の表面の凹凸として形成する。この場合、図５に示すように、凹凸の断面が矩形（図５（ａ））、曲線（図５（ｂ））など種々の方法がある。また、断面の変化ではなく２次元パターンがＹ方向に周期的に変化することで干渉縞間隔を定めることもできる。なお、図５では、第Ｙ方向に異なる干渉縞間隔は、単位領域内で一方から他方へ徐々に変化しているが、これに限らず、様々なパターンで作製することができる。
【００２８】
図６は、本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版１作製時の状態を示す図である。本実施例１では、物体光Ｏｍの光源のＹ方向の発散位置を、ＣＧＨ原版１の観察者と反対側の発散位置Ｆｍ１に設定する。したがって、図７に示すように、物体光Ｏｍは、Ｘ方向に関しては、点光源Ｐ１…Ｐｍ…ＰＭから広がり、Ｙ方向には広がることなく発せられ、Ｙ方向に関しては、発散位置Ｆ１１…Ｆｍ１…ＦＭ１から発せられ広がるように設定される。このため、多少の非点収差が発生するが、原画像ＯとＣＧＨ原版１との間の距離が極めて短いので、ほとんど影響はない。
【００２９】
このように光源を設定し、所定の入射角で参照光Ｌを照射し、物体光Ｏｍと参照光Ｌが干渉するように設定すると、図６に示すＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内に干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの干渉縞が現れる。本実施例１では、干渉縞間隔は紙面に対して上から下に広がっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が高く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。
【００３０】
図８は、図６及び図７に示した実施例１のように作製されたＣＧＨ原版１に単色光からなる再生照明光２を照射した場合を示す図である。図６及び図７に示したＣＧＨ原版１に対して、単色光の再生照明光２を照射した場合、図８に示すように、ＣＧＨ原版１で回折した回折光３は、側面から見ると円弧状に広がり、Ｙ方向に視域を拡大しながら進行する。
【００３１】
図９は、本実施形態の実施例２のＣＧＨ原版１作製時の状態を示す図である。本実施例２では、物体光ＯｍのＹ方向の集束位置をＣＧＨ原版に対して観察者側の集束位置Ｆｍ２に設定する。したがって、物体光Ｏｍは、紙面に垂直なＸ方向に関しては、点光源Ｐ１…Ｐｍ…ＰＭからＹ方向に広がることなく発せられ、Ｙ方向に関しては、集束位置Ｆ１２…Ｆｍ２…ＦＭ２から発せられるように設定される。このため、多少の非点収差が発生するが、原画像ＯとＣＧＨ原版１との間の距離が極めて短いので、ほとんど影響はない。
【００３２】
このように光源を設定し、所定の入射角で参照光Ｌを照射し、物体光Ｏｍと参照光Ｌが干渉するように設定すると、図９に示すＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内に干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの干渉縞が現れる。本実施例２では、干渉縞間隔は紙面に対して上から下に狭まっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が低く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が高くなるように、作製される。
【００３３】
図１０乃至図１３は、Ｙ方向に関する物体光の発散位置Ｆｍ１又は集束位置Ｆｍ２の他の例を示す図である。図１０は、発散位置Ｆｍ１をＣＧＨ原版１の近くに配置した場合を示す図である。この場合、Ｙ方向の視域の広がりが大きくなる。図１１は、発散位置Ｆｍ１をＣＧＨ原版１から遠く離れて配置した場合を示す図である。この場合、Ｙ方向の視域の広がりが小さくなる。図１２は、すべての単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭに対してＣＧＨ原版１と発散位置Ｆｍ１との位置関係が一定の場合を示す図である。この場合、設計が容易となり、計算負荷が小さくて済む。図１３は、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ毎にＣＧＨ原版１と発散位置Ｆｍ１との位置関係が異なる場合を示す図である。この場合、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ毎にＹ方向の視域を変更することができる。図１３に示す例では、上端や下端の単位領域から観察者に向かう再生光が同時に見える範囲が広くなっている。
【００３４】
図１４は、参照光Ｌは単位領域毎に所定の集束位置Ｇに集束し、物体光はＹ方向には広がらない場合を示す図である。図１５に示すように、参照光Ｌは単位領域ＢｍごとにＹ方向の所定の集束位置Ｇに集束し、物体光ＯｍはＹ方向には広がらない線光源として設定した場合、ＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内の干渉縞は、Ｙ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが紙面に対して上から下に広がっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が高く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。また、Ｙ方向の集束位置Ｇは、ホログラムの観察者と反対側でもよく、この場合、Ｙ方向の間隔はＣｍ１側の空間周波数が高く、ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。
【００３５】
次に、上記のようにして得られたＣＧＨ原版１から、本発明に基づいて体積型ホログラムを作製する方法について説明する。まず、得られたＣＧＨ原版１からＨ１ホログラム１１を作製する実施形態について説明する。図１５はＣＧＨ原版１から１段目のＨ１ホログラム１１を作製する際の撮影配置を示す図である。
【００３６】
まず、ＣＧＨ原版１から１段目のＨ１ホログラム１１を作製するには、図１５に示すように、ＣＧＨ原版１に面して離間してフォトポリマー、銀塩材料等のＨ１ホログラム記録用感光材料１１を配置する。そして、ＣＧＨ原版１に第１再生照明光２をＣＧＨ原版１のＨ１ホログラム記録用感光材料１１とは反対側から所定の入射角で照射し、ＣＧＨ原版１から第１回折光３を生じさせ、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１にその第１回折光３を入射させる。
【００３７】
そして、その第１回折光３と共にＨ１ホログラム記録用感光材料１１の面に入射角θで第１回折光３と可干渉な同一光源からの平行光からなる第１参照光４を同時に入射させ、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１に第１再生像Ｏ’のホログラムを露光する。この際、第１再生照明光２の０次光（ＣＧＨ原版１で回折されずに透過した光）がＨ１ホログラム記録用感光材料１１に被らないようにすると、ノイズが減り好ましい。そして、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１１を後処理してＨ１ホログラム１１を作製する。ここで、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１とＨ１ホログラム１１を同じ符号１１で示す。
【００３８】
このように、第１方向Ｘのみの視差を有し、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向の回折パターン間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが異なる計算機合成ホログラム１を作製し、Ｙ方向の視域を拡大した計算機合成ホログラム１を用いて体積型のＨ１ホログラム１１を作製するので、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、Ｙ方向の視域を拡大した反射型あるいは透過型の体積型ホログラムとすることができる。
【００３９】
なお、得られたＨ１ホログラム１１から他の異なる体積型ホログラムを作製することも可能である。図１６は１段目のＨ１ホログラム１１から２段目のＨ２ホログラム２１を作製する際の撮影配置を示す図、図１７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３段目の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。
【００４０】
図１６に示すように、得られたＨ１ホログラム１１の記録のときのＣＧＨ原版１側に離間してフォトポリマー、銀塩材料等のＨ２ホログラム記録用感光材料２１を配置し、記録のときの第１参照光４と反対に進む第２再生照明光５をＨ１ホログラム１１に対して記録のときの第１参照光４が入射する側とは反対側から入射させる。この際、第２再生照明光５の０次光が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。
【００４１】
すると、Ｈ１ホログラム１１から第２回折光６が生じ、その第２回折光６と共にＨ２ホログラム記録用感光材料２１の面に所定の入射角で第２回折光６と可干渉な同一光源からの平行光からなる第２参照光７を同時に入射させ、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１に再生像Ｏ’のホログラムを露光する。この際、Ｈ２ホログラム２１を透過型とする場合、第２参照光７を第２回折光６と同じ側から入射させ、Ｈ２ホログラム２１を反射型とする場合には、第２参照光７を第２回折光６と反対側から入射させる。このホログラムが露光されたＨ２ホログラム記録用感光材料２１を後処理してＨ２ホログラム２１を作製する。ここで、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１とＨ２ホログラム２１を同じ符号２１で示す。
【００４２】
次に、得られたＨ２ホログラム２１からさらに他の異なる体積型ホログラムを作製する例を説明する。図１７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１７に示すように、体積型反射型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。そして、Ｈ３ホログラム感光材料３１側からＨ２ホログラム２１に、図１６に示したＨ２ホログラム作製時の第２参照光７と反対に進む第３再生照明光８をＨ２ホログラム作製時の第２参照光７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に入射した第３再生照明光８とＨ２ホログラム２１からの第３回折光９（第２回折光６と反対に進む）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Ｈ３ホログラム３１としてＨ２ホログラム２１を複製する。
【００４３】
従来、ＣＧＨ原版１からＨ１ホログラム１１、Ｈ２ホログラム２１又はＨ３ホログラム３１を作製する際には、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、その一次元方向に直交する縦方向の視域が狭いため、各再生照明光や回折光を、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板等の拡散要素を用いて、その一次元方向に直交する縦方向に所定角度拡散させていた。
【００４４】
このように、第１方向Ｘのみの視差を有し、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向の回折パターン間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが異なる計算機合成ホログラム１を作製し、Ｙ方向の視域を拡大した計算機合成ホログラム１を用いて体積型のＨ１ホログラム１１を作製し、そのＨ１ホログラム１１から体積型のＨ２ホログラム２１、体積型のＨ３ホログラム３１を次々に作製することが可能となり、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、Ｙ方向の視域を拡大した反射型あるいは透過型の体積型ホログラムを容易に作製するができる。
【００４５】
以上、本発明の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体積型ホログラム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】
【００４６】
【図１】本発明に係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】本実施形態のＣＧＨ原版の構成を示す図である。
【図５】本実施形態のＣＧＨ原版の具体的な構造を示す図である。
【図６】本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版作製時の状態を示す図である。
【図７】本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版作製時の状態を示す斜視図である。
【図８】実施例１のＣＧＨ原版に単色光からなる再生照明光を照射した場合を示す図である。
【図９】本実施形態の実施例２のＣＧＨ原版作製時の状態を示す図である。
【図１０】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１１】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１２】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１３】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１４】参照光Ｌを所定の集束位置Ｇに集束する光とし、物体光はＹ方向には広がらない光とした場合を示す図である。
【図１５】ＣＧＨ原版１から第１体積型ホログラムを作製する方法の実施形態を説明するための図である。
【図１６】第１体積型ホログラムから第２体積型ホログラムを作製する方法の実施形態を説明するための図である。
【図１７】第２体積型ホログラムから反射型の第３体積型ホログラムを複製する際の撮影配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ＣＧＨ原版（ＣＧＨ原版用記録媒体）
２…再生照明光、第１再生照明光
３…回折光、第１回折光
４…第１参照光
５…第２再生照明光
６…第２回折光
７…第２参照光
８…第３再生照明光
９…第３回折光
１１…Ｈ１ホログラム記録用感光材料（Ｈ１ホログラム）
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）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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体積型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設けるものが知られている。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形成して作製する計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０１３８５８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４７５０号公報
【特許文献３】特開２００２−７２８３７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１５５７０号公報
【非特許文献１】A. W. Lohmann and D. P. Paris: "Binary Fraunhofer Holograms, Generated by Computer",Appl. Opt., 6, 10, pp. 1739-1748(Oct. 1967)
【非特許文献２】Wai Hon Lee: "Sampled Fourier Transform Hologram Generated by Computer", Appl. Opt., 9, 3, pp. 639-643(Mar. 1970)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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合成ホログラムは、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。
【０００５】
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体積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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明は、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用いた体積型ホログラムの作製方法において、前記計算機合成ホログラムは、第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とを有し、前記第１方向のみの視差を有し、前記第２方向に所定の幅を有する各単位領域を有し、前記各単位領域内に、前記第２方向に異なる空間周波数の回折パターンが作製され、前記計算機合成ホログラムに第１再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから第１回折光を生じさせ第１再生像を再生させると共に、１段目のホログラム記録材料に前記第１回折光と第１参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の１段目のホログラムを記録することを特徴とする。
【０００７】
また、前記１段目のホログラムに第２再生照明光を照射して、前記１段目のホログラムから第２回折光を生じさせ第２再生像を再生させ、前記第２再生像近傍に配置した２段目のホログラム記録材料に前記第２回折光と第２参照光を同時に入射させて２段目のホログラムを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。
【０００８】
また、前記回折パターンの空間周波数は、前記単位領域内で一方から他方へ徐々に変化することを特徴とする。
【０００９】
また、記録物体上に設定した点光源から前記第１方向に広がり、前記点光源と異なる位置から前記第２方向に広がる物体光を用いて記録されることを特徴とする。
【００１０】
また、記録物体上に設定した線光源から前記第１方向に広がり、前記第２方向に一定の幅の物体光を用い、前記参照光として前記第２方向に関して前記単位領域ごとに定めた所定の位置に集束する参照光を用いて記録されることを特徴とする。
【００１１】
また、前記回折パターンは、干渉縞からなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記回折パターンは、位相と振幅を変調するパターンからなることを特徴とする。
【００１３】
さらに、体積型ホログラムが前記体積型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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１方向のみの視差を有し、単位領域内の第２方向の回折パターンの空間周波数が異なる計算機合成ホログラムを作製し、第２方向の視域を拡大した計算機合成ホログラムを用いて体積型ホログラムを作製するので、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、第２方向の視域を拡大した体積型ホログラムとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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〜図３は、計算機合成ホログラム１を作製する基本的な方法を示す。
【００１７】
まず、本実施形態では、計算機合成ホログラムとして原画像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。この作製方法は、特許文献１の記載に基づく方法である。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、図示の通り本実施形態では水平方向（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を構成する全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。本実施形態で作製した計算機ホログラムは、水平方向の視差のみを有する計算機合成ホログラムとなる。
【００１８】
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及び記録媒体１（記録面）を、それぞれ多数の平行な平面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、図示の通り、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。例えば、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。
【００１９】
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第２方向としてのＹ方向（本実施形態では鉛直方向）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。例えば、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。
【００２０】
また、各単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ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、個々の単位領域には、演算点が二次元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。
【００２１】
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、例えばＹＺ平面に平行な単色平行光線であり、何れの位置でも同じ角度で記録媒体１上に入射する。あるいは、参照光Ｌθｍの入射角度θｍは、観察環境を仮定した仮想照明及び仮想視点の設定に基づいて定められ、例えば、観察時に上方からの点光源を想定する場合には、上端の単位領域Ｂ１についての参照光Ｌθ１の記録媒体の法線方向からの入射角度θ１は小さな角度δとなり、下端の単位領域ＢＭについての参照光ＬθＭの入射角度θＭは大きな角度βとなるように設定してもよい。
【００２２】
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及び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。図示の通り、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上に定義した全ての演算点Ｑ（ｘ，ｙｍ）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上に記録すべき干渉波の強度分布が得られ、得られた干渉波の強度分布を何らかの方法で物理的に記録すればＣＧＨ原版１となる。具体的には、特許文献２に記載のように、演算点に対応した位置に干渉波の強度に応じた占有率の矩形を記録することでＣＧＨ原版１を作製することができる。
【００２３】
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及びＢｍは、何れも細長い短冊状の領域であり、点光源は一次元的に、演算点は二次元的に並んでいる。
【００２４】
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３、４に記載されているように１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。
【００２５】
あるいは、非特許文献１に記載されたＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎの方法、非特許文献２に記載されたＬｅｅの方法等で振幅と位相を記録するようにしてもよい。
【００２６】
図４は、本実施形態のＣＧＨ原版１の構成を示す図である。図４（ａ）は、図２に示した系を第１方向としてのＸ方向から観察した図、図４（ｂ）は、Ｘ方向から観察したＣＧＨ原版１の拡大図である。
【００２７】
本実施形態のＣＧＨ原版１は、図４（ａ）に示す単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向のピッチ間隔（空間周波数）をそれぞれ異ならせるように回折パターンとしての干渉縞を作製することで、Ｙ方向の視域を変更するものである。例えば、ＣＧＨ原版１の単位領域ＢｍのＹ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴは、図４（ｂ）に示すように、様々なパターンで作製することができる。図４（ｂ）には概念図としてＹ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴを図示したが、多くの場合、物理的な干渉縞パターンはＣＧＨ原版１の表面の凹凸として形成する。この場合、図５に示すように、凹凸の断面が矩形（図５（ａ））、曲線（図５（ｂ））など種々の方法がある。また、断面の変化ではなく２次元パターンがＹ方向に周期的に変化することで干渉縞間隔を定めることもできる。なお、図５では、第Ｙ方向に異なる干渉縞間隔は、単位領域内で一方から他方へ徐々に変化しているが、これに限らず、様々なパターンで作製することができる。
【００２８】
図６は、本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版１作製時の状態を示す図である。本実施例１では、物体光Ｏｍの光源のＹ方向の発散位置を、ＣＧＨ原版１の観察者と反対側の発散位置Ｆｍ１に設定する。したがって、図７に示すように、物体光Ｏｍは、Ｘ方向に関しては、点光源Ｐ１…Ｐｍ…ＰＭから広がり、Ｙ方向には広がることなく発せられ、Ｙ方向に関しては、発散位置Ｆ１１…Ｆｍ１…ＦＭ１から発せられ広がるように設定される。このため、多少の非点収差が発生するが、原画像ＯとＣＧＨ原版１との間の距離が極めて短いので、ほとんど影響はない。
【００２９】
このように光源を設定し、所定の入射角で参照光Ｌを照射し、物体光Ｏｍと参照光Ｌが干渉するように設定すると、図６に示すＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内に干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの干渉縞が現れる。本実施例１では、干渉縞間隔は紙面に対して上から下に広がっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が高く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。
【００３０】
図８は、図６及び図７に示した実施例１のように作製されたＣＧＨ原版１に単色光からなる再生照明光２を照射した場合を示す図である。図６及び図７に示したＣＧＨ原版１に対して、単色光の再生照明光２を照射した場合、図８に示すように、ＣＧＨ原版１で回折した回折光３は、側面から見ると円弧状に広がり、Ｙ方向に視域を拡大しながら進行する。
【００３１】
図９は、本実施形態の実施例２のＣＧＨ原版１作製時の状態を示す図である。本実施例２では、物体光ＯｍのＹ方向の集束位置をＣＧＨ原版に対して観察者側の集束位置Ｆｍ２に設定する。したがって、物体光Ｏｍは、紙面に垂直なＸ方向に関しては、点光源Ｐ１…Ｐｍ…ＰＭからＹ方向に広がることなく発せられ、Ｙ方向に関しては、集束位置Ｆ１２…Ｆｍ２…ＦＭ２から発せられるように設定される。このため、多少の非点収差が発生するが、原画像ＯとＣＧＨ原版１との間の距離が極めて短いので、ほとんど影響はない。
【００３２】
このように光源を設定し、所定の入射角で参照光Ｌを照射し、物体光Ｏｍと参照光Ｌが干渉するように設定すると、図９に示すＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内に干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴの干渉縞が現れる。本実施例２では、干渉縞間隔は紙面に対して上から下に狭まっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が低く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が高くなるように、作製される。
【００３３】
図１０乃至図１３は、Ｙ方向に関する物体光の発散位置Ｆｍ１又は集束位置Ｆｍ２の他の例を示す図である。図１０は、発散位置Ｆｍ１をＣＧＨ原版１の近くに配置した場合を示す図である。この場合、Ｙ方向の視域の広がりが大きくなる。図１１は、発散位置Ｆｍ１をＣＧＨ原版１から遠く離れて配置した場合を示す図である。この場合、Ｙ方向の視域の広がりが小さくなる。図１２は、すべての単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭに対してＣＧＨ原版１と発散位置Ｆｍ１との位置関係が一定の場合を示す図である。この場合、設計が容易となり、計算負荷が小さくて済む。図１３は、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ毎にＣＧＨ原版１と発散位置Ｆｍ１との位置関係が異なる場合を示す図である。この場合、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ毎にＹ方向の視域を変更することができる。図１３に示す例では、上端や下端の単位領域から観察者に向かう再生光が同時に見える範囲が広くなっている。
【００３４】
図１４は、参照光Ｌは単位領域毎に所定の集束位置Ｇに集束し、物体光はＹ方向には広がらない場合を示す図である。図１５に示すように、参照光Ｌは単位領域ＢｍごとにＹ方向の所定の集束位置Ｇに集束し、物体光ＯｍはＹ方向には広がらない線光源として設定した場合、ＣＧＨ原版１の単位領域Ｂｍ内の干渉縞は、Ｙ方向の干渉縞間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが紙面に対して上から下に広がっていくように現れる。すなわち、ＣＧＨ原版１は、干渉縞間隔Ｃｍ１側の空間周波数が高く、干渉縞間隔ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。また、Ｙ方向の集束位置Ｇは、ホログラムの観察者と反対側でもよく、この場合、Ｙ方向の間隔はＣｍ１側の空間周波数が高く、ＣｍＴ側の空間周波数が低くなるように、作製される。
【００３５】
次に、上記のようにして得られたＣＧＨ原版１から、本発明に基づいて体積型ホログラムを作製する方法について説明する。まず、得られたＣＧＨ原版１からＨ１ホログラム１１を作製する実施形態について説明する。図１５はＣＧＨ原版１から１段目のＨ１ホログラム１１を作製する際の撮影配置を示す図である。
【００３６】
まず、ＣＧＨ原版１から１段目のＨ１ホログラム１１を作製するには、図１５に示すように、ＣＧＨ原版１に面して離間してフォトポリマー、銀塩材料等のＨ１ホログラム記録用感光材料１１を配置する。そして、ＣＧＨ原版１に第１再生照明光２をＣＧＨ原版１のＨ１ホログラム記録用感光材料１１とは反対側から所定の入射角で照射し、ＣＧＨ原版１から第１回折光３を生じさせ、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１にその第１回折光３を入射させる。
【００３７】
そして、その第１回折光３と共にＨ１ホログラム記録用感光材料１１の面に入射角θで第１回折光３と可干渉な同一光源からの平行光からなる第１参照光４を同時に入射させ、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１に第１再生像Ｏ’のホログラムを露光する。この際、第１再生照明光２の０次光（ＣＧＨ原版１で回折されずに透過した光）がＨ１ホログラム記録用感光材料１１に被らないようにすると、ノイズが減り好ましい。そして、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１１を後処理してＨ１ホログラム１１を作製する。ここで、Ｈ１ホログラム記録用感光材料１１とＨ１ホログラム１１を同じ符号１１で示す。
【００３８】
このように、第１方向Ｘのみの視差を有し、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向の回折パターン間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが異なる計算機合成ホログラム１を作製し、Ｙ方向の視域を拡大した計算機合成ホログラム１を用いて体積型のＨ１ホログラム１１を作製するので、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、Ｙ方向の視域を拡大した反射型あるいは透過型の体積型ホログラムとすることができる。
【００３９】
なお、得られたＨ１ホログラム１１から他の異なる体積型ホログラムを作製することも可能である。図１６は１段目のＨ１ホログラム１１から２段目のＨ２ホログラム２１を作製する際の撮影配置を示す図、図１７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３段目の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。
【００４０】
図１６に示すように、得られたＨ１ホログラム１１の記録のときのＣＧＨ原版１側に離間してフォトポリマー、銀塩材料等のＨ２ホログラム記録用感光材料２１を配置し、記録のときの第１参照光４と反対に進む第２再生照明光５をＨ１ホログラム１１に対して記録のときの第１参照光４が入射する側とは反対側から入射させる。この際、第２再生照明光５の０次光が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。
【００４１】
すると、Ｈ１ホログラム１１から第２回折光６が生じ、その第２回折光６と共にＨ２ホログラム記録用感光材料２１の面に所定の入射角で第２回折光６と可干渉な同一光源からの平行光からなる第２参照光７を同時に入射させ、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１に再生像Ｏ’のホログラムを露光する。この際、Ｈ２ホログラム２１を透過型とする場合、第２参照光７を第２回折光６と同じ側から入射させ、Ｈ２ホログラム２１を反射型とする場合には、第２参照光７を第２回折光６と反対側から入射させる。このホログラムが露光されたＨ２ホログラム記録用感光材料２１を後処理してＨ２ホログラム２１を作製する。ここで、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１とＨ２ホログラム２１を同じ符号２１で示す。
【００４２】
次に、得られたＨ２ホログラム２１からさらに他の異なる体積型ホログラムを作製する例を説明する。図１７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１７に示すように、体積型反射型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。そして、Ｈ３ホログラム感光材料３１側からＨ２ホログラム２１に、図１６に示したＨ２ホログラム作製時の第２参照光７と反対に進む第３再生照明光８をＨ２ホログラム作製時の第２参照光７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に入射した第３再生照明光８とＨ２ホログラム２１からの第３回折光９（第２回折光６と反対に進む）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Ｈ３ホログラム３１としてＨ２ホログラム２１を複製する。
【００４３】
従来、ＣＧＨ原版１からＨ１ホログラム１１、Ｈ２ホログラム２１又はＨ３ホログラム３１を作製する際には、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、その一次元方向に直交する縦方向の視域が狭いため、各再生照明光や回折光を、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板等の拡散要素を用いて、その一次元方向に直交する縦方向に所定角度拡散させていた。
【００４４】
このように、第１方向Ｘのみの視差を有し、単位領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｍ，…ＢＭ内のＹ方向の回折パターン間隔Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，…，Ｃｍｔ，…ＣｍＴが異なる計算機合成ホログラム１を作製し、Ｙ方向の視域を拡大した計算機合成ホログラム１を用いて体積型のＨ１ホログラム１１を作製し、そのＨ１ホログラム１１から体積型のＨ２ホログラム２１、体積型のＨ３ホログラム３１を次々に作製することが可能となり、従来のように、レンチキュラーレンズや一軸方向拡散板を用いず、回折光の拡散角度を変更でき、Ｙ方向の視域を拡大した反射型あるいは透過型の体積型ホログラムを容易に作製するができる。
【００４５】
以上、本発明の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体積型ホログラム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】
【００４６】
【図１】本発明に係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】本実施形態のＣＧＨ原版の構成を示す図である。
【図５】本実施形態のＣＧＨ原版の具体的な構造を示す図である。
【図６】本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版作製時の状態を示す図である。
【図７】本実施形態の実施例１のＣＧＨ原版作製時の状態を示す斜視図である。
【図８】実施例１のＣＧＨ原版に単色光からなる再生照明光を照射した場合を示す図である。
【図９】本実施形態の実施例２のＣＧＨ原版作製時の状態を示す図である。
【図１０】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１１】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１２】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１３】Ｙ方向の発散位置Ｆｍ１の他の例を示す図である。
【図１４】参照光Ｌを所定の集束位置Ｇに集束する光とし、物体光はＹ方向には広がらない光とした場合を示す図である。
【図１５】ＣＧＨ原版１から第１体積型ホログラムを作製する方法の実施形態を説明するための図である。
【図１６】第１体積型ホログラムから第２体積型ホログラムを作製する方法の実施形態を説明するための図である。
【図１７】第２体積型ホログラムから反射型の第３体積型ホログラムを複製する際の撮影配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ＣＧＨ原版（ＣＧＨ原版用記録媒体）
２…再生照明光、第１再生照明光
３…回折光、第１回折光
４…第１参照光
５…第２再生照明光
６…第２回折光
７…第２参照光
８…第３再生照明光
９…第３回折光
１１…Ｈ１ホログラム記録用感光材料（Ｈ１ホログラム）
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）
【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用いた体積型ホログラムの作製方法において、
前記計算機合成ホログラムは、
第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とを有し、
前記第１方向のみの視差を有し、
前記第２方向に所定の幅を有する各単位領域を有し、
前記各単位領域内に、前記第２方向に異なる空間周波数の回折パターンが作製され、
前記計算機合成ホログラムに第１再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから第１回折光を生じさせ第１再生像を再生させると共に、１段目のホログラム記録材料に前記第１回折光と第１参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の１段目のホログラムを記録することを特徴とする体積型ホログラムの作製方法。
【請求項２】
前記１段目のホログラムに第２再生照明光を照射して、前記１段目のホログラムから第２回折光を生じさせ第２再生像を再生させ、前記第２再生像近傍に配置した２段目のホログラム記録材料に前記第２回折光と第２参照光を同時に入射させて２段目のホログラムを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請求項１に記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項３】
前記回折パターンの空間周波数は、前記単位領域内で一方から他方へ徐々に変化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項４】
記録物体上に設定した点光源から前記第１方向に広がり、
前記点光源と異なる位置から前記第２方向に広がる物体光を用いて記録される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項５】
記録物体上に設定した線光源から前記第１方向に広がり、
前記第２方向に一定の幅の物体光を用い、前記参照光として前記第２方向に関して前記単位領域ごとに定めた所定の位置に集束する参照光を用いて記録される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項６】
前記回折パターンは、干渉縞からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項７】
前記回折パターンは、位相と振幅を変調するパターンからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載の体積型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体積型ホログラム。
【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用いた体積型ホログラムの作製方法において、
前記計算機合成ホログラムは、
第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とを有し、
前記第１方向のみの視差を有し、
前記第２方向に所定の幅を有する各単位領域を有し、
前記各単位領域内に、前記第２方向に異なる空間周波数の回折パターンが作製され、
前記計算機合成ホログラムに第１再生照明光を照射して、前記計算機合成ホログラムから第１回折光を生じさせ第１再生像を再生させると共に、１段目のホログラム記録材料に前記第１回折光と第１参照光を同時に入射させて反射型あるいは透過型の１段目のホログラムを記録することを特徴とする体積型ホログラムの作製方法。
【請求項２】
前記１段目のホログラムに第２再生照明光を照射して、前記１段目のホログラムから第２回折光を生じさせ第２再生像を再生させ、前記第２再生像近傍に配置した２段目のホログラム記録材料に前記第２回折光と第２参照光を同時に入射させて２段目のホログラムを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請求項１に記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項３】
前記回折パターンの空間周波数は、前記単位領域内で一方から他方へ徐々に変化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項４】
記録物体上に設定した点光源から前記第１方向に広がり、
前記点光源と異なる位置から前記第２方向に広がる物体光を用いて記録される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項５】
記録物体上に設定した線光源から前記第１方向に広がり、
前記第２方向に一定の幅の物体光を用い、前記参照光として前記第２方向に関して前記単位領域ごとに定めた所定の位置に集束する参照光を用いて記録される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項６】
前記回折パターンは、干渉縞からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項７】
前記回折パターンは、位相と振幅を変調するパターンからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の体積型ホログラムの作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載の体積型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体積型ホログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１７５２１７（Ｐ２００９−１７５２１７Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１２７８（Ｐ２００８−１１２７８）
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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