专利名称：全息图作成方法、全息图及使用该全息图的安全介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及全息图作成方法，尤其涉及在用荧光灯等的较大的照明光照明时也 能观察到纵深幅度宽的立体像的全息图作成方法、全息图及使用该全息图的安全介质 (security medium)。
背景技术：
为了防止伪造，已有将全息图粘贴或一体形成于兑换券或信用卡等的技术。传统的全息图是这样作成的，即，将激光分支为2束，通过使一束激光照射成为立 体像的基础的被照体(物体)，其散射及反射光到达全息图记录材料，使另一束激光直接到 达全息图记录材料而不照射被照体，沿着2个路径传播的激光在全息图记录材料上干涉， 其结果，产生的干涉条纹记录于全息图记录材料，从而作成全息图。在该方法中，需要准备 被照体的实物，因此无法制作不能准备实物的被照体(例如，浮在空中的文字串等)的全息 图。对此，最近，计算机合成全息图(CGH =Computer Generated Hologram)已得到实用 化，该计算机合成全息图通过如下方法制作以三维CG(计算机图形=Computer Graphics) 的形状及材质数据来准备被照体，基于三维CG数据，利用传统全息图的作成方法用计算机 模拟生成与记录于全息图记录材料的干涉条纹同样的干涉条纹图案，对生成的干涉条纹图 案进行精细加工来作成计算机合成全息图。如果采用CGH，则能够作成无法准备实物的被照 体的全息图，故作为防伪效果高的全息图而倍受关注(参照专利文献1)。如果用点光源或平行光照明全息图，则直至全息图的眼前侧或里面侧都能够观察 到模糊较少的立体像，但如果照明光较大(向全息图的入射角度范围宽)，则距离全息图越 到眼前侧或里面侧，像就越模糊，无法观察到鲜明的立体像。另一方面，在防伪用途或外观设计用途等使用全息图，这多是因为通过物质上平 面的全息图介质，能够获得可观察具有纵深的立体像这一全息图的不可思议的视认方式。致力于能够观察到纵深方向幅度宽的立体像时，则强调全息图的不可思议的视认 方式方面的效果更好，但如果如上述照明全息图的光较大，则距离全息图越到眼前侧或里 面侧，像就越模糊，因此，如果无限地扩大立体像在纵深方向的幅度，将得到相反效果。因此，为了将模糊抑制在最小限度内，同时作成纵深幅度宽的立体像，如图22所 示，相对于全息图记录面20，使立体像10’配置成在眼前侧和里面侧凸出和纵深的量大致 均等，制作计算机合成全息图(参照专利文献2)。专利文献1 日本特开2000-214751号公报专利文献2 日本特开平11-24541号公报专利文献3 日本特开2002_7观37号公报专利文献4 日本特开2005-215570号公报非专利文献1 :“3 次元画像- y y V y % ‘99-3D Image Conference ‘99-”讲 演论文集⑶-ROM(1999年6月30日 7月1日工学院大学新宿校舍)，论文“EB描画(二 J:^ ^ -夕型八^ t 'J CGH(3)_隠面消去·陰影附什(二 J易立体感乃向上-，，
发明内容
但是，如果将立体像配置成在全息图表面的眼前侧和里面侧的凸出或纵深的量大 致均等，则整体上能够抑制极端的模糊，但由于在眼前侧凸出的部分最模糊，因此难以得到 如实物那样眼前侧看起来比里面侧更鲜明的充分的立体感。本发明鉴于传统技术的上述问题构思而成，其目的在于提供以简单的方法作成设 计性或安全性优异、能够得到如同实物那样易于视认和充分的立体感的全息图的全息图作 成方法、全息图及使用该全息图的安全介质。本发明的全息图的作成方法能够解决上述课题，通过利用计算机的运算作成在规 定的记录面上将原图像以干涉条纹记录的全息图的方法，其特征在于包括定义阶段，定义 由立体像构成的原图像、用于记录所述原图像的全息图记录面和对所述全息图记录面照射 的参照光；运算阶段，在所述全息图记录面上定义多个运算点，并对于各个运算点运算由从 各对象物发出的物体光和所述参照光形成的干涉波的强度；以及作成阶段，通过所述运算 阶段，基于所述记录面上得到的干涉波的强度分布，在介质上作成物理的干涉条纹，在定义 所述原图像时，使所述立体像的最眼前侧的部分配置在所述全息图记录面的附近。此外，还具有的特征是使所述立体像的最眼前侧的部分配置在所述全息图记录 面的约士 Imm以内。此外，还具有的特征是使所述立体像的最里面侧的部分配置在所述全息图记录 面的里面侧的约2mm 20mm。此外，还具有的特征是使所述立体像的最眼前侧的部分到最里面侧的部分的纵 深范围约在2mm以上。此外，还具有的特征是所述立体像由具有纵深的文字串构成。此外，还具有的特征是所述文字串由环形文字串构成。此外，还具有的特征是所述环形文字串配置成满足以下的条件式(1)。-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。此外，还具有的特征是所述环形文字串配置成满足以下的条件式(2)。Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，Zr为环形文字串的最里面 侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。此外，I I为表示绝对值的符号。此外，还具有的特征是所述环形文字串配置成满足以下的条件式(4)。-16 彡 Zr/H 彡 _6— (4)其中，Zr为环形文字串的最里面侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。进而，本发明的全息图的特征在于通过所述全息图作成方法来作成。进而，本发明的全息图的特征在于再现像，该像设为最眼前侧的部分在全息图 记录面的士 Imm以内，最里面侧的部分在所述全息图记录面的里面侧的2mm 20mm，从所述 最眼前侧的部分到所述最里面侧的部分的纵深范围为2mm以上。
此外，具有的特征是再现满足以下的条件式(1)及条件式O)的环形文字串的像。-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，Zr为环形文字串的最里面 侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。此外，I I为表示绝对值的符号。此外，还具有的特征是再现满足以下的条件式(4)的环形文字串的像。-16 彡 Zr/H 彡 _6— (4)其中，Zr为环形文字串的最里面侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。进而，本发明的安全介质的特征在于利用所述全息图。(发明效果)依据本发明，能够作成设计性或安全性优越、防伪效果高的全息图。此外，由于纵 深范围宽，能够提供如同实物那样的充分的立体感。进而，即使较大照明时也能辨认最前面 的文字串，因此易于视认。此外，由于使较大照明中无法辨认的配置在里面侧的文字串在点 光源等合适的照明中能够辨认，因此，能够进一步提高防伪效果。此外，通过将这样作成的全息图用于安全介质，进一步提高安全介质的设计性或 安全性。
图1是表示计算机合成全息图的记录方法的概念的剖视图。图2是表示基于图1的运算处理的概念的具体例的图。图3是表示从干涉波强度分布得到二值图像的概念的图。图4是表示以记录面状且格子状排列的区域的图。图5是表示各区域的5值化的干涉条纹强度的图。图6是表示二值图案的构成的图。图7是表示其他二值图案的构成的图。图8是表示通过本实施方式得到的二值图像的图。图9是表示运算本发明第一实施方式的计算机合成全息图1时的作为原图像10 的立体像10’和全息图记录面20的位置关系的图。图10是表示运算本发明第二实施方式的计算机合成全息图1时的作为原图像10 的环形文字串110的图。图11是表示运算本发明第二实施方式的计算机合成全息图1时的作为原图像10 的环形文字串110和全息图记录面20的位置关系的图。图12是表示文字高度的图。图13是表示在较大光源下使文字相对于全息图面配置在眼前侧时的模拟结果的 图。图14是表示在较大光源下使文字相对于全息图面配置在里面侧时的模拟结果的 图。
图15是表示在较大光源下使文字相对于全息图面配置在里面侧时的模拟结果的 图。图16是在较大光源时的文字的可读判定表。图17是表示在平行光下使文字相对于全息图面配置在眼前侧时的模拟结果的 图。图18是表示在平行光下使文字相对于全息图面配置在里面侧时的模拟结果的 图。图19是表示在平行光下使文字相对于全息图面配置在里面侧时的模拟结果的 图。图20是在平行光时的文字的可读判定表。图21是实际作成的全息图的例子。图22是表示传统技术的图。图23是表示如传统技术那样配置环形文字串110的例子的图。(符号说明)10...原图像10，···立体像110...环形文字串20···记录面
具体实施例方式以下，参照附图，说明本实施方式的计算机合成全息图。图1至图8示出作成计算 机合成全息图1的原理。在本实施方式中，如图1所示，使用在记录面20上以干涉条纹记录原图像10的方 法。在此，为了方便说明，如图所示，定义XYZ三维坐标系，记录面20设为置于XY平面上。 在采用光学手法时，作为原图像10准备成为记录对象的物体。从该原图像10上的任意的 点P发出的物体光O朝向记录面20的整个面前进。另一方面，参照光R照射记录面20，物 体光0和参照光R的干涉条纹记录到记录面20上。在记录面20的位置作成计算机全息图时，可以在计算机上将原图像10、记录面 20、参照光R分别定义为数据，运算记录面20上的各位置的干涉波强度。具体而言，可以如
图2所示，设原图像10作为N个点光源P^ P2、P3.....Pi.....Pn的集加以处理，来自各点
光源的物体光Op 02、O3.....Oi.....On分别向运算点Q(x，y)前进，同时参照光R向运算
点Q(x，y)照射，进行求出由这些N个物体光O1 On和参照光R的干涉产生的干涉波在运 算点Q(x，y)的位置的振幅强度的运算。物体光和参照光通常以单色光进行运算。在记录 面20上，定义对应于所需分辨率的多个运算点，如果对于这些各运算点的每个进行求出振 幅强度的运算，在记录面20上会得到干涉波的强度分布。具体而言，设配置在物体上的点光源的坐标为PiUi, Zi)、点光源所具有的能量 为Ai2时，在XY平面上运算点Q (X，y)的位置的物体光的合成复振幅值0 (x，y)可由下 式(Al)求出。数1
权利要求
1.一种全息图作成方法，通过利用计算机的运算作成在规定的记录面上将原图像以干 涉条纹记录的全息图，其特征在于包括定义阶段，定义由立体像构成的原图像、用于记录所述原图像的全息图记录面和对所 述全息图记录面照射的参照光；运算阶段，在所述全息图记录面上定义多个运算点，并对于各个运算点运算由从各对 象物发出的物体光和所述参照光形成的干涉波的强度；以及作成阶段，通过所述运算阶段，基于所述记录面上得到的干涉波的强度分布，在介质上 作成物理的干涉条纹，在定义所述原图像时，使所述立体像的最眼前侧的部分配置在所述全息图记录面的附近。
2.如权利要求1所述的全息图作成方法，其特征在于使所述立体像的最眼前侧的部 分配置在所述全息图记录面的士 Imm以内。
3.如权利要求2所述的全息图作成方法，其特征在于使所述立体像的最里面侧的部 分配置在所述全息图记录面的里面侧的2mm 20mm。
4.如权利要求3所述的全息图作成方法，其特征在于使从所述立体像的最眼前侧的 部分到最里面侧的部分的纵深范围设为2mm以上。
5.如权利要求1所述的全息图作成方法，其特征在于所述立体像由具有纵深的文字 串构成。
6.如权利要求5所述的全息图作成方法，其特征在于所述文字串由环形文字串构成。
7.如权利要求6所述的全息图作成方法，其特征在于所述环形文字串配置成满足以 下的条件式(1)，-4 彡 Zf/H 彡 4... (1)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。
8.如权利要求7所述的全息图作成方法，其特征在于所述环形文字串配置成满足以 下的条件式0)，Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，Zr为环形文字串的最里面侧的 部分的纵深配置，H为环形文字串的高度，另外，I I为表示绝对值的符号。
9.如权利要求8所述的全息图作成方法，其特征在于所述环形文字串配置成满足以 下的条件式G)，-16 彡 Zr/H 彡-6... (4)其中，Zr为环形文字串的最里面侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。
10.一种全息图，其特征在于通过权利要求1至9中任一项所述的全息图作成方法作成。
11.如权利要求10所述的全息图，其特征在于再现像，该像设为最眼前侧的部分在 全息图记录面的士 Imm以内，最里面侧的部分在所述全息图记录面的里面侧的2mm 20mm， 从所述最眼前侧的部分到所述最里面侧的部分的纵深范围为2mm以上。
12.一种全息图，其特征在于再现满足以下的条件式(1)及条件式O)的环形文字串 的像，-4 <= Zf/H <= 4... (1)Zf/H I < -Zr/H— (2)其中，Zf为环形文字串的最眼前侧的部分的纵深配置，Zr为环形文字串的最里面侧的 部分的纵深配置，H为环形文字串的高度，另外，I I为表示绝对值的符号。
13.如权利要求12所述的全息图，其特征在于再现满足以下的条件式的环形文 字串的像，-16 <= Zr/H <=-6...(4)其中，^ 为环形文字串的最里面侧的部分的纵深配置，H为环形文字串的高度。
14.一种安全介质，其特征在于，使用权利要求10至13中的任一项所述的全息图。
全文摘要
通过利用计算机的运算作成在规定的记录面上将原图像以干涉条纹记录的全息图的方法，包括定义阶段，定义由立体像构成的原图像、用于记录原图像的全息图记录面和对全息图记录面照射的参照光；运算阶段，在全息图记录面上定义多个运算点，并对于各个运算点运算由从各对象物发出的物体光和参照光形成的干涉波的强度；以及作成阶段，通过运算阶段，基于记录面上得到的干涉波的强度分布，在介质上作成物理的干涉条纹，在定义原图像时，使立体像的最眼前侧的部分配置在全息图记录面的附近。
文档编号G03H1/08GK102089720SQ200980127830
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月8日 优先权日2008年7月9日
发明者北村满 申请人:大日本印刷株式会社