全息圖作成方法、全息圖及使用該全息圖的安全介質的製作方法

2023-05-19 00:16:01 4

專利名稱：全息圖作成方法、全息圖及使用該全息圖的安全介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及全息圖作成方法，尤其涉及在用螢光燈等的較大的照明光照明時也 能觀察到縱深幅度寬的立體像的全息圖作成方法、全息圖及使用該全息圖的安全介質 (security medium)。
背景技術：
為了防止偽造，已有將全息圖粘貼或一體形成於兌換券或信用卡等的技術。傳統的全息圖是這樣作成的，即，將雷射分支為2束，通過使一束雷射照射成為立 體像的基礎的被照體(物體)，其散射及反射光到達全息圖記錄材料，使另一束雷射直接到 達全息圖記錄材料而不照射被照體，沿著2個路徑傳播的雷射在全息圖記錄材料上幹涉， 其結果，產生的幹涉條紋記錄於全息圖記錄材料，從而作成全息圖。在該方法中，需要準備 被照體的實物，因此無法製作不能準備實物的被照體(例如，浮在空中的文字串等)的全息 圖。對此，最近，計算機合成全息圖(CGH =Computer Generated Hologram)已得到實用 化，該計算機合成全息圖通過如下方法製作以三維CG(計算機圖形=Computer Graphics) 的形狀及材質數據來準備被照體，基於三維CG數據，利用傳統全息圖的作成方法用計算機 模擬生成與記錄於全息圖記錄材料的幹涉條紋同樣的幹涉條紋圖案，對生成的幹涉條紋圖 案進行精細加工來作成計算機合成全息圖。如果採用CGH，則能夠作成無法準備實物的被照 體的全息圖，故作為防偽效果高的全息圖而倍受關注(參照專利文獻1)。如果用點光源或平行光照明全息圖，則直至全息圖的眼前側或裡面側都能夠觀察 到模糊較少的立體像，但如果照明光較大(向全息圖的入射角度範圍寬)，則距離全息圖越 到眼前側或裡面側，像就越模糊，無法觀察到鮮明的立體像。另一方面，在防偽用途或外觀設計用途等使用全息圖，這多是因為通過物質上平 面的全息圖介質，能夠獲得可觀察具有縱深的立體像這一全息圖的不可思議的視認方式。致力於能夠觀察到縱深方向幅度寬的立體像時，則強調全息圖的不可思議的視認 方式方面的效果更好，但如果如上述照明全息圖的光較大，則距離全息圖越到眼前側或裡 面側，像就越模糊，因此，如果無限地擴大立體像在縱深方向的幅度，將得到相反效果。因此，為了將模糊抑制在最小限度內，同時作成縱深幅度寬的立體像，如圖22所 示，相對於全息圖記錄面20，使立體像10』配置成在眼前側和裡面側凸出和縱深的量大致 均等，製作計算機合成全息圖(參照專利文獻2)。專利文獻1 日本特開2000-214751號公報專利文獻2 日本特開平11-24541號公報專利文獻3 日本特開2002_7觀37號公報專利文獻4 日本特開2005-215570號公報非專利文獻1 :「3 次元畫像- y y V y % 『99-3D Image Conference 『99-」講 演論文集⑶-ROM(1999年6月30日 7月1日工學院大學新宿校舍)，論文「EB描畫(二 J:^ ^ -夕型八^ t 'J CGH(3)_隠面消去·陰影附什(二 J易立體感乃向上-，，

發明內容
但是，如果將立體像配置成在全息圖表面的眼前側和裡面側的凸出或縱深的量大 致均等，則整體上能夠抑制極端的模糊，但由於在眼前側凸出的部分最模糊，因此難以得到 如實物那樣眼前側看起來比裡面側更鮮明的充分的立體感。本發明鑑於傳統技術的上述問題構思而成，其目的在於提供以簡單的方法作成設 計性或安全性優異、能夠得到如同實物那樣易於視認和充分的立體感的全息圖的全息圖作 成方法、全息圖及使用該全息圖的安全介質。本發明的全息圖的作成方法能夠解決上述課題，通過利用計算機的運算作成在規 定的記錄面上將原圖像以幹涉條紋記錄的全息圖的方法，其特徵在於包括定義階段，定義 由立體像構成的原圖像、用於記錄所述原圖像的全息圖記錄面和對所述全息圖記錄面照射 的參照光；運算階段，在所述全息圖記錄面上定義多個運算點，並對於各個運算點運算由從 各對象物發出的物體光和所述參照光形成的幹涉波的強度；以及作成階段，通過所述運算 階段，基於所述記錄面上得到的幹涉波的強度分布，在介質上作成物理的幹涉條紋，在定義 所述原圖像時，使所述立體像的最眼前側的部分配置在所述全息圖記錄面的附近。此外，還具有的特徵是使所述立體像的最眼前側的部分配置在所述全息圖記錄 面的約士 Imm以內。此外，還具有的特徵是使所述立體像的最裡面側的部分配置在所述全息圖記錄 面的裡面側的約2mm 20mm。此外，還具有的特徵是使所述立體像的最眼前側的部分到最裡面側的部分的縱 深範圍約在2mm以上。此外，還具有的特徵是所述立體像由具有縱深的文字串構成。此外，還具有的特徵是所述文字串由環形文字串構成。此外，還具有的特徵是所述環形文字串配置成滿足以下的條件式(1)。-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。此外，還具有的特徵是所述環形文字串配置成滿足以下的條件式(2)。Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，Zr為環形文字串的最裡面 側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。此外，I I為表示絕對值的符號。此外，還具有的特徵是所述環形文字串配置成滿足以下的條件式(4)。-16 彡 Zr/H 彡 _6— (4)其中，Zr為環形文字串的最裡面側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。進而，本發明的全息圖的特徵在於通過所述全息圖作成方法來作成。進而，本發明的全息圖的特徵在於再現像，該像設為最眼前側的部分在全息圖 記錄面的士 Imm以內，最裡面側的部分在所述全息圖記錄面的裡面側的2mm 20mm，從所述 最眼前側的部分到所述最裡面側的部分的縱深範圍為2mm以上。
此外，具有的特徵是再現滿足以下的條件式(1)及條件式O)的環形文字串的像。-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，Zr為環形文字串的最裡面 側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。此外，I I為表示絕對值的符號。此外，還具有的特徵是再現滿足以下的條件式(4)的環形文字串的像。-16 彡 Zr/H 彡 _6— (4)其中，Zr為環形文字串的最裡面側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。進而，本發明的安全介質的特徵在於利用所述全息圖。(發明效果)依據本發明，能夠作成設計性或安全性優越、防偽效果高的全息圖。此外，由於縱 深範圍寬，能夠提供如同實物那樣的充分的立體感。進而，即使較大照明時也能辨認最前面 的文字串，因此易於視認。此外，由於使較大照明中無法辨認的配置在裡面側的文字串在點 光源等合適的照明中能夠辨認，因此，能夠進一步提高防偽效果。此外，通過將這樣作成的全息圖用於安全介質，進一步提高安全介質的設計性或 安全性。


圖1是表示計算機合成全息圖的記錄方法的概念的剖視圖。圖2是表示基於圖1的運算處理的概念的具體例的圖。圖3是表示從幹涉波強度分布得到二值圖像的概念的圖。圖4是表示以記錄面狀且格子狀排列的區域的圖。圖5是表示各區域的5值化的幹涉條紋強度的圖。圖6是表示二值圖案的構成的圖。圖7是表示其他二值圖案的構成的圖。圖8是表示通過本實施方式得到的二值圖像的圖。圖9是表示運算本發明第一實施方式的計算機合成全息圖1時的作為原圖像10 的立體像10』和全息圖記錄面20的位置關係的圖。圖10是表示運算本發明第二實施方式的計算機合成全息圖1時的作為原圖像10 的環形文字串110的圖。圖11是表示運算本發明第二實施方式的計算機合成全息圖1時的作為原圖像10 的環形文字串110和全息圖記錄面20的位置關係的圖。圖12是表示文字高度的圖。圖13是表示在較大光源下使文字相對於全息圖面配置在眼前側時的模擬結果的 圖。圖14是表示在較大光源下使文字相對於全息圖面配置在裡面側時的模擬結果的 圖。
圖15是表示在較大光源下使文字相對於全息圖面配置在裡面側時的模擬結果的 圖。圖16是在較大光源時的文字的可讀判定表。圖17是表示在平行光下使文字相對於全息圖面配置在眼前側時的模擬結果的 圖。圖18是表示在平行光下使文字相對於全息圖面配置在裡面側時的模擬結果的 圖。圖19是表示在平行光下使文字相對於全息圖面配置在裡面側時的模擬結果的 圖。圖20是在平行光時的文字的可讀判定表。圖21是實際作成的全息圖的例子。圖22是表示傳統技術的圖。圖23是表示如傳統技術那樣配置環形文字串110的例子的圖。(符號說明)10...原圖像10，···立體像110...環形文字串20···記錄面
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本實施方式的計算機合成全息圖。圖1至圖8示出作成計算 機合成全息圖1的原理。在本實施方式中，如圖1所示，使用在記錄面20上以幹涉條紋記錄原圖像10的方 法。在此，為了方便說明，如圖所示，定義XYZ三維坐標系，記錄面20設為置於XY平面上。 在採用光學手法時，作為原圖像10準備成為記錄對象的物體。從該原圖像10上的任意的 點P發出的物體光O朝向記錄面20的整個面前進。另一方面，參照光R照射記錄面20，物 體光0和參照光R的幹涉條紋記錄到記錄面20上。在記錄面20的位置作成計算機全息圖時，可以在計算機上將原圖像10、記錄面 20、參照光R分別定義為數據，運算記錄面20上的各位置的幹涉波強度。具體而言，可以如
圖2所示，設原圖像10作為N個點光源P^ P2、P3.....Pi.....Pn的集加以處理，來自各點
光源的物體光Op 02、O3.....Oi.....On分別向運算點Q(x，y)前進，同時參照光R向運算
點Q(x，y)照射，進行求出由這些N個物體光O1 On和參照光R的幹涉產生的幹涉波在運 算點Q(x，y)的位置的振幅強度的運算。物體光和參照光通常以單色光進行運算。在記錄 面20上，定義對應於所需解析度的多個運算點，如果對於這些各運算點的每個進行求出振 幅強度的運算，在記錄面20上會得到幹涉波的強度分布。具體而言，設配置在物體上的點光源的坐標為PiUi, Zi)、點光源所具有的能量 為Ai2時，在XY平面上運算點Q (X，y)的位置的物體光的合成復振幅值0 (x，y)可由下 式(Al)求出。數1
權利要求
1.一種全息圖作成方法，通過利用計算機的運算作成在規定的記錄面上將原圖像以幹 涉條紋記錄的全息圖，其特徵在於包括定義階段，定義由立體像構成的原圖像、用於記錄所述原圖像的全息圖記錄面和對所 述全息圖記錄面照射的參照光；運算階段，在所述全息圖記錄面上定義多個運算點，並對於各個運算點運算由從各對 象物發出的物體光和所述參照光形成的幹涉波的強度；以及作成階段，通過所述運算階段，基於所述記錄面上得到的幹涉波的強度分布，在介質上 作成物理的幹涉條紋，在定義所述原圖像時，使所述立體像的最眼前側的部分配置在所述全息圖記錄面的附近。
2.如權利要求1所述的全息圖作成方法，其特徵在於使所述立體像的最眼前側的部 分配置在所述全息圖記錄面的士 Imm以內。
3.如權利要求2所述的全息圖作成方法，其特徵在於使所述立體像的最裡面側的部 分配置在所述全息圖記錄面的裡面側的2mm 20mm。
4.如權利要求3所述的全息圖作成方法，其特徵在於使從所述立體像的最眼前側的 部分到最裡面側的部分的縱深範圍設為2mm以上。
5.如權利要求1所述的全息圖作成方法，其特徵在於所述立體像由具有縱深的文字 串構成。
6.如權利要求5所述的全息圖作成方法，其特徵在於所述文字串由環形文字串構成。
7.如權利要求6所述的全息圖作成方法，其特徵在於所述環形文字串配置成滿足以 下的條件式(1)，-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。
8.如權利要求7所述的全息圖作成方法，其特徵在於所述環形文字串配置成滿足以 下的條件式0)，Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，Zr為環形文字串的最裡面側的 部分的縱深配置，H為環形文字串的高度，另外，I I為表示絕對值的符號。
9.如權利要求8所述的全息圖作成方法，其特徵在於所述環形文字串配置成滿足以 下的條件式G)，-16 彡 Zr/H 彡-6... (4)其中，Zr為環形文字串的最裡面側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。
10.一種全息圖，其特徵在於通過權利要求1至9中任一項所述的全息圖作成方法作成。
11.如權利要求10所述的全息圖，其特徵在於再現像，該像設為最眼前側的部分在 全息圖記錄面的士 Imm以內，最裡面側的部分在所述全息圖記錄面的裡面側的2mm 20mm， 從所述最眼前側的部分到所述最裡面側的部分的縱深範圍為2mm以上。
12.一種全息圖，其特徵在於再現滿足以下的條件式(1)及條件式O)的環形文字串 的像，-4 <= Zf/H <= 4... (1)Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf為環形文字串的最眼前側的部分的縱深配置，Zr為環形文字串的最裡面側的 部分的縱深配置，H為環形文字串的高度，另外，I I為表示絕對值的符號。
13.如權利要求12所述的全息圖，其特徵在於再現滿足以下的條件式的環形文 字串的像，-16 <= Zr/H <=-6...(4)其中，^ 為環形文字串的最裡面側的部分的縱深配置，H為環形文字串的高度。
14.一種安全介質，其特徵在於，使用權利要求10至13中的任一項所述的全息圖。
全文摘要
通過利用計算機的運算作成在規定的記錄面上將原圖像以幹涉條紋記錄的全息圖的方法，包括定義階段，定義由立體像構成的原圖像、用於記錄原圖像的全息圖記錄面和對全息圖記錄面照射的參照光；運算階段，在全息圖記錄面上定義多個運算點，並對於各個運算點運算由從各對象物發出的物體光和參照光形成的幹涉波的強度；以及作成階段，通過運算階段，基於記錄面上得到的幹涉波的強度分布，在介質上作成物理的幹涉條紋，在定義原圖像時，使立體像的最眼前側的部分配置在全息圖記錄面的附近。
文檔編號G03H1/08GK102089720SQ200980127830
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月8日 優先權日2008年7月9日
發明者北村滿 申請人:大日本印刷株式會社