CN112823315B - 一体化3维显示体以及识别信息记录方法 - Google Patents

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Abstract

一体化3维显示体(10)在记录面(14)具有：计算要素区块(16)，在该计算要素区块(16)对来自全息图的再生图像(40)的各聚光点(Sn)的光的相位分量进行计算；以及相位角记录区域(18)，其用于对基于相位分量而计算出的相位角进行记录。相位角记录区域(18)包含多个具有凹凸状构造面的单色区块(22)。在计算要素区块(16)和相位角记录区域(18)的重叠区域(19)对相位角进行记录。关于各聚光点(Sn)，即使在来自多个单色区块(22)的反射光发生聚光的情况下，也在针对各聚光点(Sn)而决定的距记录面(14)的固有距离(Zn)处发生聚光。

Description

一体化3维显示体以及识别信息记录方法
技术领域
本发明的实施方式涉及对由计算机计算的例如应用于全息图的空间信息的相位分量进行记录的一体化3维显示体以及识别信息记录方法。
背景技术
近年来，关于由计算机计算的基于光的干涉而控制的计算机合成全息图，公开了下面的现有技术文献。
(专利文献1)日本特许第4525151号说明书
(专利文献2)国际公开第2018/097238号公报
(专利文献3)国际公开第2016/167173号公报
上述现有技术文献公开的技术例如应用于证券、卡片介质以及认证体。例如专利文献1中公开了如下技术，即，形成针对每种波长而周期不同的凹凸状构造，由此对全彩的3维图像进行显示。
另外，专利文献2、3中公开了如下技术，即，称为李普曼全息图，利用激光源在感光性材料对针对每种波长而色彩成分不同的图像进行多重记录，由此对全彩的3维图像进行显示。
发明内容
然而，关于专利文献1中公开的技术，将纵向的视差排除，仅在设为横向的情况下成立，因此仅在横向上具有立体效果。并且，在纵向上会产生色移，颜色变化为彩虹色。
向这种彩虹色的变化是针对当前社会上普及的所有全息图而观察到的通常的效果并实现了商品化。
另外，全彩的3维图像能够再生，通常如果具有RGB的3种颜色的激光以及感光性材料，则能够通过周知的方法而制作专利文献2、3的李普曼全息图。
然而，感光性材料存在如下问题，即，与利用通常的紫外线硬化性树脂的浮雕全息图相比，成本较高，另外，利用RGB的3种颜色的激光的李普曼全息图的拍摄影像与浮雕全息图相比，单件工时(tact)较慢，不利于量产性。
并且，在向感光性材料追记可机械读取的代码的情况下，还存在如下问题，即，每次都需要向感光性材料对可机械读取的代码进行拍摄、记录而耗费劳力。
本发明的实施方式就是鉴于这种背景而提出的，其目的在于提供一体化3维显示体以及识别信息记录方法，能够将不产生彩虹色的色移的、量产性较高的可全彩再生的3维图像、以及可机械读取的代码复合地提供。
本发明的第1方面是具有对用于全息图的再生的信息进行记录的记录面的一体化3维显示体，在记录面具有：计算要素区块，其与各聚光点一一对应，且在该计算要素区块对来自全息图的再生图像的各聚光点的光的相位分量进行计算；以及相位角记录区域，其用于对基于相位分量而计算的相位角进行记录。相位角记录区域包含多个单色区块，所述单色区块具有凸状构造以及凹状构造以预先规定的分辨率的整数倍的间距交替地设置的凹凸状构造面。另外，在计算要素区块和相位角记录区域的重叠区域对相位角进行记录。关于各聚光点，即使在来自多个单色区块的反射光发生聚光的情况下，也在针对各聚光点决定的距记录面的固有距离处发生聚光。
本发明的第2方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，以在再生图像的至少一部分以及记录面的深度方向上重叠的方式在记录面配置有2维信息。
本发明的第3方面在本发明的第2方面的一体化3维显示体的基础上，以不将相位角记录区域的整个面覆盖的方式在记录面配置有2维信息。
本发明的第4方面在本发明的第2方面的一体化3维显示体的基础上，再生图像以及2维信息中的至少任一者包含个人认证信息。
本发明的第5方面在本发明的第2方面的一体化3维显示体的基础上，记录面上的单色区块的形状、2维信息的形状以及再生图像的形状中的至少任一者表示字符或花纹。
本发明的第6方面在本发明的第2方面的一体化3维显示体的基础上，记录面上的单色区块的形状、2维信息的形状以及再生图像的形状中的至少任一者表示可机械读取的代码。
本发明的第7方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，在记录面还具有不对相位角进行记录的相位角非记录区域，计算要素区块内的相位角非记录区域的表面设为镜面。
本发明的第8方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，在记录面还具有不对相位角进行记录的相位角非记录区域，在计算要素区块内的相位角非记录区域对除了相位角以外的信息进行记录。
本发明的第9方面在本发明的第8方面的一体化3维显示体的基础上，除了相位角以外的信息是包含光的散射、反射以及衍射特性中的至少任一者的信息。
本发明的第10方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，根据如下数学式作为
Figure GDA0003013180930000033
而对相位角进行计算。
[数学式1]
Figure GDA0003013180930000031
Figure GDA0003013180930000032
这里，(kx、ky)为构成单色区块的像素的坐标，W(kx、ky)为坐标(kx、ky)处的相位分量，n为聚光点的数量(n＝0～Nmax)，amp为聚光点的光的振幅，i为虚数，λ为使再生图像再生时的光的波长，On(x、y、z)为聚光点的坐标，Xmin、Xmax、Ymin、Ymax为表示针对每个聚光点而规定的计算要素区块的范围的坐标。
本发明的第11方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，存在的单色区块的种类的数量与为了全息图的再生所需的颜色的数量相等，在单色区块中反射的反射光的颜色是所需的颜色中的任一种，单色区块的各凹状构造的深度根据反射光的颜色而决定，代替在重叠区域对相位角进行记录的方式而在重叠区域的单色区块对决定的凹状构造的深度进行记录。
本发明的第12方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，代替在重叠区域对相位角进行记录的方式而在重叠区域根据相位角埋设对空白量进行了调制后的空白。
本发明的第13方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，存在多个计算要素区块，在记录面以不同的颜色对多个计算要素区块中的、以不与其他计算要素区块重叠的方式配置的计算要素区块进行着色。
本发明的第14方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，在记录面具有金属的反射层。
本发明的第15方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，粘贴于对象物。
本发明的第16方面在本发明的第1方面的一体化3维显示体的基础上，记录面与聚光点之间的距离设为大于或等于0.5(mm)且小于或等于50(mm)，一体化3维显示体在相对于针对记录面的法线方向以大于或等于0(°)且小于或等于70(°)的角度倾斜的视野角范围被观察。
本发明的第17方面是一种识别信息记录方法，为了在本发明的第14方面的一体化3维显示体对识别信息进行记录，根据识别信息而对金属的反射层进行脱金属。
本发明的第18方面在本发明的第17方面的识别信息记录方法的基础上，识别信息为可机械读取的代码，关于进行脱金属，是为了通过反射和不反射的组合而实现可机械读取的代码，对金属的反射层中的要设为不反射的部位的大于或等于30(％)且小于或等于70(％)的金属的进行脱金属。
本发明的第19方面是一种识别信息记录方法，为了在本发明的第1方面的一体化3维显示体对识别信息进行记录，在记录面设置印刷层，在印刷层对识别信息进行记录。
根据本发明的第1方面的一体化3维显示体，通过设置计算要素区块，能够缩短计算机的计算时间，减弱空间信息的噪声，获得鲜明的全息图。
通过该计算，特别是能够对相位角进行计算、记录。这种相位型全息图能够实现较高的衍射效率，并且仅能够对光的相位分量进行调制。因此，能够不降低亮度地在保持高亮度的状态下对光进行控制。
另外，将用于记录相位角的相位角记录区域限定于计算要素区块内，能够进一步缩短计算机的计算时间。在此基础上，还能够对照射至一体化3维显示体的光的比例进行控制。
并且，如果将计算要素区块内的除了相位角记录区域以外的部分定义为相位角非记录区域，则与未设置相位角非记录区域的情况相比能够以(相位角记录区域)/(相位角记录区域+相位角非记录区域)的比例使在聚光点再生的再生图像的亮度变得灰暗。由此，能够对反射光的明暗进行控制。
另外，还能够仅在光照射至相位角记录区域的情况下使3维的再生图像再生。即，相位角记录区域越大，越能够使明亮的再生图像再生，相位角记录区域越小，越能够仅灰暗的再生图像再生。但是，也可以代替仅能够使灰暗的再生图像再生的方式而将相位角非记录区域用作其他光学要素。
并且，通过在相位角记录区域内由1个或多个单色区块构成而能够实现单色以及彩色的3维再生。
根据本发明的第2方面的一体化3维显示体，以在再生图像的至少一部分以及记录面的深度方向上重叠的方式在记录面配置2维信息，由此能够格外提高耐伪造性。
在简单地将再生图像和2维信息在记录面配置为分离的情况下，如果仅改写原本便存在的标准的2维信息，则能够伪造2维信息。因此，容易将标准的再生图像和伪造的2维信息设为一对，有可能简单地伪造，耐伪造性较低。另外，即使在3维的再生图像和2维信息划分为2层的情况下，通过将标准的2维信息的1层替换为伪造的2维信息的层，也有可能容易地伪造，耐伪造性较低。然而，根据该一体化3维显示体，能够消除上述问题。
根据本发明的第3方面的一体化3维显示体，以不将相位角记录区域的整个面覆盖的方式在记录面配置2维信息。假设在相对于1个聚光点的相位角记录区域的整个面由2维信息覆盖的情况下，应当从相位角记录区域再生的聚光点会消失。然而，根据该一体化3维显示体，以不将相位角记录区域的整个面覆盖的方式配置2维信息，因此不会使从相位角记录区域再生的聚光点消失。
根据本发明的第4方面的一体化3维显示体，能够将再生图像以及2维信息中的至少任一者用作个人认证信息。
根据本发明的第5方面的一体化3维显示体，能够对动态的3维的再生图像和作为静态的2维信息的字符、花纹进行组合显示。由此，还能够提高2维信息的耐伪造性。
根据本发明的第6方面的一体化3维显示体，由单色区块的形状、2维信息的形状、以及再生图像的形状中的至少任一者表示可机械读取的代码，从而能够提供进一步提高耐伪造性的可变代码。可机械读取的代码为2维代码、或者1维代码。可机械读取的代码为QR代码(注册商标)、条形码、数据阵列等。
根据本发明的第7方面的一体化3维显示体，能够在记录面将计算要素区块内的相位角非记录区域的表面设为镜面。
根据本发明的第8方面的一体化3维显示体，在计算要素区块内的相位角非记录区域对除了相位角以外的信息进行记录，由此能够在相位角非记录区域对除了3维再生图像的光的相位分量以外的参数进行控制。
根据本发明的第9方面的一体化3维显示体，将除了相位角以外的信息设为包含光的散射、反射以及衍射特性中的至少任一者的信息，由此能够利用不同的光的效果进行多种光的控制而实现复杂的目视效果。
根据本发明的第10方面的一体化3维显示体，具体而言，能够根据如下数学式对构成单色区块的像素的坐标处的相位角进行计算。
[数学式2]
Figure GDA0003013180930000071
Figure GDA0003013180930000072
根据本发明的第11方面的一体化3维显示体，能够代替对相位角进行记录的方式而在重叠区域对与相位角相应的单色区块的凹状构造的深度进行记录。
根据本发明的第12方面的一体化3维显示体，能够代替对相位角进行记录的方式而将与相位角相应地对空白量进行调制后的空白埋设于重叠区域。
根据本发明的第13侧面的一体化3维显示体，在记录面以不同的颜色对以不与其他计算要素区块重叠的方式配置的计算要素区块进行着色，由此能够以全彩的方式使3维的再生图像再生。
根据本发明的第14方面的一体化3维显示体，在记录面具有金属的反射层，由此能够提高光的反射效率而利用反射光使明亮的再生图像再生。
根据本发明的第15方面的一体化3维显示体，能够粘贴于对象物。
关于本发明的第16方面的一体化3维显示体，在通常的办公室环境等下不根据荧光灯等的照明的尺寸、数量而模糊地目视确认再生图像，通过作为点光源的LED、智能手机、票据读取器的光源的照射进行目视确认。
根据本发明的第17方面的识别信息记录方法，利用激光对金属的反射层中的要设为不反射的部位进行脱金属，由此能够对识别信息进行记录。
根据本发明的第18方面的识别信息记录方法，对金属的反射层中的要设为不反射的部位进行脱金属，由此能够对2维信息进行记录。此外，脱金属量越大，2维信息的对比度越提高，越容易识别，因此每单位时间的识别率得到提高，另一方面，3维的再生图像的亮度降低。相反，脱金属量越小，3维的再生图像的亮度越增强，但可机械读取的2维信息的对比度下降，其结果，识别率下降。根据本发明的第18方面的识别信息记录方法，对金属的反射层中的要设为不反射的部位的大于或等于30(％)且小于或等于70(％)的金属进行脱金属，由此能够实现容易识别的2维信息以及明亮的再生图像这两者。
根据本发明的第19方面的识别信息记录方法，在记录面设置印刷层、且在该印刷层对识别信息进行记录，由此能够将记录面的相位角记录区域的一部分遮蔽，为了2维信息的记录而能够有效地灵活运用遮蔽的区域。
附图说明
图1是用于对应用了本发明的实施方式所涉及的识别信息记录方法的一体化3维显示体进行说明的概念图。
图2是举例表示对与相位角对应的像素的深度进行记录的重叠区域的一部分的剖面图。
图3是具有图2这样的结构例的重叠区域的一体化3维显示体的再生图像的主视图。
图4是用于对由本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体实现的全彩显示的原理进行说明的概念图。
图5A是表示用于使聚光点以红色发光的单色区块的配置例的概念图。
图5B是表示用于使聚光点以蓝色发光的单色区块的配置例的概念图。
图5C是表示用于使聚光点以紫色发光的单色区块的配置例的概念图。
图6是表示RGB在色调变换区间沿纵向反复配置的配置例的概念图。
图7是表示RGB沿纵向反复配置的色调变换区间配置有2列的配置例的概念图。
图8是表示所有G沿纵向配置的色调变换区间的配置例的概念图。
图9是表示R、B、G随机地配置的色调变换区间的配置例的概念图。
图10是表示配置有多个像素图案的色调变换区间的配置例的概念图。
图11是举例表示为了6种波长的反射光而设置6种单色区块的一体化3维显示体的概念图。
图12是用于对显示根据视域而不同的颜色的状态进行说明的概念图。
图13是表示对一体化3维显示体赋予了具有表示花纹的形状的2维信息的例子的概念图。
图14A是表示2维信息和3维分布的聚光点在xy平面中不重叠的位置关系的一个例子的剖面图以及俯视图。
图14B是表示2维信息和3维分布的聚光点在xy平面中重叠的位置关系的一个例子的剖面图以及俯视图。
图15A是表示重叠区域和2维信息的、记录面上的位置关系(只有重叠区域的一部分由2维信息覆盖)的概念图。
图15B是表示重叠区域和2维信息的、记录面上的位置关系(整个重叠区域由2维信息覆盖)的概念图。
图16A是表示2维信息(花纹)和聚光点以在xy平面中重叠的方式配置的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图16B是表示2维信息(2维条形码)和聚光点以在xy平面中重叠的方式配置的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图17A是表示具有由单色区块的平面形状表现的花纹的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图17B是表示具有由单色区块的平面形状表现的花纹和2维条形码的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图18A是对以跨越再生色不同的多个单色区块的方式使3维再生图像再生进行说明的概念图(从右侧向倾斜方向行进的视线方向的情况)。
图18B是对以跨越再生色不同的多个单色区块的方式使3维再生图像再生进行说明的概念图(相对于面正交的视线方向的情况)。
图18C是对以跨越再生色不同的多个单色区块的方式使3维再生图像再生进行说明的概念图(从左侧向倾斜方向行进的视线方向的情况)。
图19A是表示用于对通过脱金属使反射光谱变化的方法的例子进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个例子的剖面图(脱金属前)。
图19B是表示用于对通过脱金属使反射光谱变化的方法的例子进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个例子的剖面图(脱金属后)。
图20A是用于对从机械认证装置照射的检查光在反射层反射的状态进行说明的概念图。
图20B是用于对从机械认证装置照射的检查光在脱金属部透过的状态进行说明的概念图。
图21A是表示用于对通过设置印刷层而使反射光谱变化的方法进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个实施方式的剖面图(单色区块结构)。
图21B是表示用于对通过设置印刷层而使反射光谱变化的方法进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个实施方式的剖面图(多层次结构)。
图22是表示为了通过脱金属处理制作2维条形码而输入至计算机的条件数据的一个例子的图。
图23是表示金属反射层的脱金属量、和可机械读取的代码的识别率以及再生图像的易见度的关系的表。
图24是表示具有与相位角相应的空白量的空白埋设于像素的状态的一个例子的剖面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，通过所有附图对发挥相同或相似的功能的结构要素标注相同的参照标号并省略重复的说明。可以对本发明的各实施方式、各结构、各构造、各方面进行组合，能够发挥叠加效应。
图1是用于对应用了本发明的实施方式所涉及的识别信息记录方法的一体化3维显示体进行说明的概念图。
应用了本发明的实施方式所涉及的识别信息记录方法的一体化3维显示体10具有：基材12，其配置于图1所示的xy平面；以及记录面14，其设置于基材12上。在记录面14上，多个像素g配置为网格状。各像素g的形状可以设为正方形，一条边的长度p可以设为电子射线扫描装置的最小分辨率(作为可能的范围，为100～500(nm))。此外，各像素g的形状可以设为长方形，并且，还可以使该长方形的角变圆。
在记录面14配置有计算要素区块16、相位角记录区域18以及相位角非记录区域20。可以利用金属反射层将记录面14覆盖。
计算要素区块16是相对于全息图的再生图像40的各聚光点Sn(n为正整数)一一对应地规定、且对来自各聚光点Sn的光的相位分量进行计算的区域。该全息图的再生图像40可以设为可见。使得全息图再生的光的波长可以设为大于或等于470(nm)且小于或等于750(nm)。一体化3维显示体10可以设为能够在可见区域读取3维信息。可以利用固体拍摄照相机在可见区域读取3维信息。固体拍摄照相机可以设为CCD照相机、CMOS照相机。另外，一体化3维显示体10可以设为即使在红外区域、紫外区域也能够读取3维信息。能够使用红外照相机在红外区域读取3维信息。红外照相机可以设为固体拍摄照相机。可以利用黑光等紫外线灯进行照明，利用荧光体将紫外光变换为可见光、红外光，利用固体拍摄照相机在紫外区域读取3维信息。
相位角记录区域18是用于对基于来自各聚光点Sn的光的相位分量而计算的相位角、与相位角相应的像素深度进行记录的区域。在相位角记录区域18中的与计算要素区块16重叠的重叠区域对上述信息进行记录。
另一方面，相位角非记录区域20是不对相位角记录区域18中记录的信息进行记录的区域。即，在相位角非记录区域20还不对基于来自各聚光点Sn的光的相位分量计算的相位角、与相位角相应的像素深度进行记录。然而，在相位角非记录区域20能够对除此以外的信息即光的散射、反射以及衍射特性等进行记录。可以将相位角非记录区域20的表面设为镜面。
根据数学式3对相位角
Figure GDA0003013180930000123
进行计算。
[数学式3]
Figure GDA0003013180930000121
Figure GDA0003013180930000122
这里，(kx、ky)为像素g的坐标，W(kx、ky)为坐标(kx、ky)处的相位分量，n为聚光点Sn的数量(n＝0～Nmax)，amp为聚光点Sn的光的振幅，i为虚数，λ为使再生图像40再生时的光的波长，On(x、y、z)为聚光点Sn的坐标，Xmin、Xmax、Ymin、Ymax为表示针对每个聚光点Sn规定的计算要素区块16的范围的坐标。
根据上式获得的相位角
Figure GDA0003013180930000124
记录于相位角记录区域18中的与计算要素区块16重叠的重叠区域的对应的像素g。
另外，能够在重叠区域的对应的像素g作为与相位角
Figure GDA0003013180930000125
相应的像素g的深度而对相位角
Figure GDA0003013180930000126
进行记录。在该情况下，将相位角
Figure GDA0003013180930000127
变换为像素g的深度。以下述方式进行该变换，即，计算机对相位角
Figure GDA0003013180930000128
在0～2π的范围进行计算，并且为了将计算结果输出而变换为8比特的灰度值。在该情况下，2π相当于8比特的灰度值的255。然后，基于计算结果并利用电子射线扫描装置而在抗蚀基材进行扫描。
在电子射线扫描装置无法应对多层次的扫描的情况下，在同一部位处分多阶段进行功率不同的扫描，由此能够进行接近多层次的扫描。通过扫描3次而能够表现出8阶的多层次。然后，能够获得使抗蚀剂显影而具有凹凸的基材。通过对具有凹凸的基材进行电铸处理而获得压模。在向抗蚀基材扫描时，能够以4阶、8阶对相位角进行记录。特别是能够将单色区块22的凹凸设为2阶。
在根据像素g的深度使颜色变化的情况下，需要设为1次扫描的2阶。在该情况下，能够使作为设计值的灰度实现2值化而进行扫描。即，单色区块22的凹凸的凹部具有恒定的深度。另外，单色区块22的凹凸的凸部具有恒定的高度。
通过对电子射线的放射剂量进行调制，能够控制成为凹部的像素g的深度。向抗蚀基材扫描的深度随着放射剂量而变化。由此，能够在记录面14上的像素g对某种深度的凹部进行记录。
利用该压模由热塑性树脂、热硬化树脂、UV树脂等在设置为面对抗蚀基材的重叠区域的像素g形成凹凸。由此，能够通过对压模进行压花加工而形成压花层的凹凸。该压花可以设为热压花。另外，可以在压花中、压花后、或者压花中和压花后这两者照射紫外线。可以在压花中对压模进行加热或冷却。由此，能够在重叠区域的像素g对与相位角
Figure GDA0003013180930000131
对应的像素g的深度进行记录。
图2是举例表示对与相位角对应的像素的深度进行记录的重叠区域的一部分的剖面图。
图2中示出了从图中上侧按照剥离层27、压花层23、反射层24、粘着层25的顺序层叠的重叠区域19的剖面结构例。其中，压花层23以及反射层24相当于记录面14。省略基材12的图示。压花层23的像素g的深度与相位角
Figure GDA0003013180930000132
对应。粘着层25能够将一体化3维显示体10固定于对象物26，剥离层27能够对压花层23的表面加以保护。在该结构中，压花层23和反射层24的界面为记录面14。
重叠区域19在xy平面上具有由多个像素g的组构成的1个或多个单色区块22。另外，在相同的各单色区块22内，压花层23的深度T相同。即，在图2中说明的2个单色区块22(#1)、(#2)中，单色区块22(#1)的压花层23的像素g具有深度T1，单色区块22(#2)的压花层23的像素g具有比深度T1更深的深度T2(T2＞T1)。压花层23的像素g在x方向以及y方向上以像素g的一条边的长度p的任意整数倍的间距(p、2p、3p、……)而交替地配置有凹部和凸部。
金属或金属化合物的反射层24堆积于压花层23与粘着层25之间，并且压花层23的粘着层25的相反侧的表面由剥离层27覆盖。反射层24的金属可以设为铝、银、金等。反射层24的金属可以设为硫化金属、金属氧化物、氮化金属等。硫化金属可以设为硫化锌等。金属氧化物可以设为氧化铝、氧化钛等。氮化金属可以设为氮化钙、氮化铝等。金属的反射层容易吸收激光，因此适合于激光雕刻。
单色区块22的种类由压花层23的像素g的深度T决定。在图2所示的例子中，仅举例示出了像素g的深度为T1的单色区块22(#1)、像素g的深度为T2的单色区块22(#2)这2种单色区块22，在一体化3维显示体10中，单色区块22的种类数量与再生图像40的再生所需的颜色的数量相等。为了使再生图像40再生，在应用RGB的3种颜色的情况下，能够将压花层23的深度T不同的3种单色区块22设为与各RGB的3种颜色分别对应的单色区块22。像素g的深度可以设为大于或等于78(nm)且小于或等于250(nm)。这是如下情况，即，将可见光的蓝色至红色的范围设为470(nm)至750(nm)，将压花层23的折射率设为1.5，将所需构造的深度设为1/4λ至1/2λ。
在图2所示的例子中，单色区块22(#1)的压花层23的像素g对中心波长λ1的光进行反射而具有深度T1，单色区块22(#2)的压花层23的像素g对中心波长λ2的光进行反射而具有深度T2。
另外，在图2中，作为一个例子，仅举例示出了相邻的2个单色区块22(#1)、(#2)，能够在重叠区域19将同一种类的多个单色区块22配置于xy平面上。能够对单色区块22进行相邻配置。另外，能够作为一体化的集合体而在记录面14形成相邻配置的单色区块22。
由此，能够在构成单色区块22的各像素g对各像素g的坐标中与计算出的相位角
Figure GDA0003013180930000141
相应的深度T进行记录。
另外，在单色区块22(#1)以形成以点C1为中心的区域板的方式配置像素g，在单色区块22(#2)以形成以点C2为中心的区域板的方式配置像素g。
点C1是从聚光点S1向记录面14的垂线和记录面14的表面的交点。同样地，点C2是从聚光点S2向记录面14的垂线和记录面14的表面的交点。从聚光点S1至记录面14的表面的垂线的长度为Z1，从聚光点S2至记录面14的表面的垂线的长度为Z2。
并且，在单色区块22(#1)以形成以点C2为中心的区域板的方式配置像素g，在单色区块22(#2)以形成以点C1为中心的区域板的方式配置像素g。换言之，单色区块22(#1)和单色区块22(#2)以相位连接的方式排列。另外，该区域板的空间频率随着从中心趋向周围而升高。该空间频率对向单色区块22的聚光点S聚光的反射光的波长造成影响。特别是在区域板中的过高的空间频率的区域，衍射的影响显著，因此根据减轻该影响的观点，可以将区域板的空间频率设为小于或等于500(根/mm)。
由此，关于各聚光点Sn，即使在来自不同的单色区块22的反射光聚光的情况下，也在针对各聚光点Sn决定的距记录面14的固有距离Zn处聚光。距离Zn(n为自然数)均可以设为大于或等于0.5(mm)且小于或等于50(mm)。其理由在于，在以白色光而再生的情况下，再生的距离不会过远，因此关于每个RGB而图像的颜色不会分离，能够防止因颜色分解而导致画质劣化，另外，能够将3维图像与平面图像区分开，能够目视确认为3维图像。
另外，利用激光在局部将反射层24去除而能够对花纹、图形、代码等进行记录。作为用于该记录的激光，可以应用红外线激光。红外线激光的光束能够以将反射层24去除所需的热能对反射层24照射。红外线激光可以应用固体激光。作为固体激光，可以应用通常的YAG激光。YAG激光的基本波长为1064(nm)。另外，在压花层23为聚合物的情况下，其折射率通常处于1.5附近。因此，如果将压花层23的折射率设为1.5，则压花层23中的波长为709(nm)。在垂直入射时，最大程度反射光的条件是压花层23的像素的深度为激光在压花层23中的波长的一半的354(nm)。另一方面，构造的深度为177(nm)，光的反射最少。
因此，通过将构造的深度设为大于或等于89(nm)且小于或等于266(nm)而容易吸收激光。另外，如果处于该区间内，则即使是不同的构造也能够以相同的雕刻条件在局部将反射层24去除。另外，根据作为可见的全息图的再生要求的特性，像素的深度大于或等于78(nm)且小于或等于250(nm)，根据雕刻要求的特性的像素的深度大于或等于89(nm)且小于或等于266(nm)，因此如果大于或等于89(nm)且小于或等于250(nm)，则满足两种要求。
这样，一体化3维显示体10能够以可见的方式使全息图再生，并且能够利用激光将2维信息记录于该反射层24。此外，如果构造的深度或高度大于或等于350(nm)，则压花加工变得困难。
由此，来自多个单色区块22的反射光均在规定的各聚光点S1、S2、……Sn处聚光。图2中示出了作为来自单色区块22(#1)的反射光的传播光、以及作为来自单色区块22(#2)的反射光的传播光均在聚光点S1、S2处聚光的情况。即，在图2的例子中，来自多个单色区间22(#1、#2)的传播光在针对多个单色区间22(#1、#2)通用的聚光点S1处聚光。同样地，来自多个单色区间22(#1、#2)的传播光在针对多个单色区间22(#1、#2)通用的聚光点S2处聚光。即，从反射层24朝向聚光点S的传播光在作为分离的位置的聚光点S处聚光。
图3是从上侧(Z方向)观察具有图2这样的结构例的重叠区域的一体化3维显示体的再生图像的主视图。
示出了来自各单色区块22(#1)、(#2)的反射光在聚光点S1、S2处聚光的情况。
接下来，对利用本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体实现的全彩显示的原理进行说明。
图4是用于对利用本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体实现的全彩显示的原理进行说明的概念图。
如前所述，在一体化3维显示体10中，单色区块22的种类数量与为了再生图像40的再生所需的颜色的数量相等。在此基础上，在一体化3维显示体10中，能够根据要表现的花纹、或者可机械读取的代码而使单色区块22的数量以及配置变化。
将为了再生图像40的再生所需的显色的颜色设为RGB的3种颜色，能够将单色区块22设为利用人眼无法确认的程度的尺寸。人眼无法确认的程度的尺寸可以设为小于或等于100(μm)，在减小至这种程度的状态下配置于xy平面上的情况下，在扩散照明下观察到白色，但是在点光源下能够与各聚光点Sn的颜色相应地，以全彩的方式使3维的再生图像40再生。利用图5A、图5B以及图5C对此时的重叠区域19内的单色区块22的配置例进行说明。
图5A是表示用于使聚光点S1以红色发光的单色区块的配置例的概念图。
图5B是表示用于使聚光点S2以蓝色发光的单色区块的配置例的概念图。
图5C是表示用于使聚光点S3以紫色发光的单色区块的配置例的概念图。
如图5A所示，为了使聚光点S1以红色发光，在由聚光点S1规定的计算要素区块16和相位角记录区域18的重叠区域19A内仅配置反射红色光的单色区块22(#1)。
如图5B所示，为了使聚光点S2以蓝色发光，在由聚光点S2规定的计算要素区块16和相位角记录区域18的重叠区域19B内仅配置反射蓝色光的单色区块22(#2)。
另一方面，紫色是红色和蓝色的合成色，因此如图5C所示，为了使聚光点S3以紫色发光，在由聚光点S3规定的计算要素区块16和相位角记录区域18的重叠区域19C内配置反射红色光的单色区块22(#1)、以及反射蓝色光的单色区块22(#2)。
另外，如图6那样，在相位角记录区域18中设置有使得红色用区块R、绿色用区块G、蓝色用区块B在图中纵向反复配置的RGB的色调变换区块21，针对各RGB而形成与各种颜色的强度相应的凯诺全息像，由此能够以RGB的全彩使3维的再生图像40再生。相对于图6，如图7所示，保持原样地在横向上复制在与图6中的色调变换区块21对应的色调变换区块21(#1)记录的数据而形成与色调变换区块21(#1)相邻的色调变换区块21(#2)，由此能够相对于图6而将再生点的亮度设为2倍。
如图8所示，将图6中的RGB的色变换区域21的区块全部都设为绿色用区块G，即，在相邻的红色用区块R以及蓝色用区块B复制在图6中的绿色用区块G记录的数据，与图6相比，能够将绿色成分的亮度设为3倍。
在图6中，举例示出了红色用区块R、绿色用区块G、蓝色用区块B在纵向上规则地反复配置的色调变换区块21。与此相对，如图9那样，还能够在色调变换区块21随机地配置红色用区块R、绿色用区块G、蓝色用区块B。根据这种随机配置，能够不考虑色调变换区块21的排列方法而自由地变更RGB的比率。
图10(a)与图9不同，示出了在色调变换区块21规则地配置红色用区块R、绿色用区块G、蓝色用区块B的一个例子。其中，在色调变换区块21并未配置相同图案的像素g，如图10(b)举例所示配置有多个图案的像素g1、g2。像素g1、g2均形成为L字形状，但RGB的排列图案不同。像素g1是以绿色用区块G为中心在绿色用区块G对蓝色用区块B和红色用像素R进行相邻配置而形成的L字形状的像素。另一方面，像素g2是以蓝色用区块B为中心而在蓝色用区块B对绿色用区块G和红色用像素R进行相邻配置而形成的L字形状的像素。在图10(b)中仅举例示出了2个图案的像素g1、g2，像素的图案及图案的数量均是一个例子，可以在色调变换区块21任意配置多个图案的像素g。
此外，可以设置大于或等于2个的配置不同的区域。可以通过该配置的不同而形成花纹。该花纹可以设为字符、代码、地标、肖像、象征等。
另外，在数字图像中设为RGB＝(255、255、255)的情况下，例如在对RGB＝(10、20、30)进行记录的情况下，在记录于单色区块22时，能够通过调整记录面积而实现。例如，能够以(10/255、20/255、30/255)的面积率进行记录。另外，除了这样调整记录面积的方法以外，还存在以前述的amp(聚光点的光的振幅)进行调整的方法。
图11是举例示出为了6种波长的反射光而设置有6种单色区块22(#1)、(#2)、(#3)、(#4)、(#5)、(#6)的一体化3维显示体10的概念图。
图11示出了将X轴方向上横长的长方形状的6个单色区块22(#1)、(#2)、(#3)、(#4)、(#5)、(#6)配置为在Y轴方向上堆叠的例子。然而，这是一个例子，还可以设为其他任意的配置。
图12是用于对根据视域而显示不同的颜色的状态进行说明的概念图。
根据图11所示的结构，如图12所示，根据视野的角度方向使1个聚光点S1以6种不同的颜色再生。
图13是表示对一体化3维显示体赋予具有表示花纹的形状的2维信息的例子的概念图。
通过在比记录面14更靠观察者侧、即聚光点Sn侧的位置设置的未图示的印刷层实施印刷而能够将2维信息50赋予给一体化3维显示体10。或者，对于金属的反射层24，通过利用激光的雕刻实施脱金属而将金属从反射层24去除，并通过对光的反射进行控制而赋予给一体化3维显示体10。
此外，2维信息50并不限定于表示花纹的形状，也可以设为表示字符的形状、可机械读取的代码。也可以将上述花纹、字符以及图案用作个人认证信息。
根据图13举例所示的结构，2维信息50和用于使反射光聚光于聚光点Sn的信息在相同区域共存，因此能够实现较高的耐伪造性。使反射光聚光于聚光点Sn相当于使3维的再生图像40再生，因此用于使反射光聚光于聚光点Sn的信息相当于3维信息。即，图13举例示出了为了实现较高的耐伪造性而使2维信息50和3维信息在相同区域共存的结构。
图14A是表示2维信息50和3维分布的聚光点S(S1～Sn)在xy平面中未重叠的位置关系的一个例子的剖面图以及俯视图。
图14B是表示2维信息50和3维分布的聚光点S(S1～Sn)在xy平面中重叠的位置关系的一个例子的概念图。
图14A(a)以及图14B(a)所示的剖面图分别是沿着图14A(b)以及图14B(b)所示的W1-W1线以及W2-W2线的剖面图，示出了z方向、即记录面14的深度方向的记录面14和聚光点S的位置关系。图14A(b)以及图14B(b)所示的俯视图示出了xy平面中的重叠区域19和2维信息50的位置关系。
根据图14A所示的结构，2维信息50和3维信息在xy平面上分离，因此仅能够对2维信息50进行伪造，3维信息可以应用标准的信息。因此，耐伪造性较弱。
另一方面，根据图14B所示的结构，2维信息50和3维信息至少在局部配置为在记录面14的深度方向上重叠。因此，难以对2维信息50和3维信息这两者进行伪造，因此能够提高耐伪造性。
图15A以及图15B是表示重叠区域19和2维信息50的、记录面14上的位置关系的概念图。
图15A示出了仅重叠区域19的一部分与2维信息50重叠的状态、即2维信息50配置为未将重叠区域19的整个面覆盖的状态。图15B示出了重叠区域19的整个面由2维信息50覆盖的状态。
如图15B说明的那样，在重叠区域19的整个面由2维信息50覆盖的情况下，无法利用重叠区域19，因此无法使聚光点Sn再生。另一方面，关于图15A说明的位置关系，即使重叠区域19的一部分由2维信息50覆盖，也能够利用重叠区域19中的未由2维信息50覆盖的部分使聚光点Sn再生。因此，在将2维信息50记录于记录面14的情况下，如图15A所示将2维信息50配置为不将重叠区域19的整个面覆盖。
图16A以及图16B是表示2维信息50和3维分布的聚光点S(S1～Sn)配置为在xy平面中重叠的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图16A(a)以及图16B(a)所示的剖面图分别是沿着图16A(b)以及图16B(b)所示的W3-W3线以及W4-W4线的剖面图，如图中说明的所述，认证体60包含与对象物26粘接的一体化3维显示体10。特别是如图16A(b)以及图16B(b)明确所示，形成为相同大小的纵长的矩形形状的3种单色区块22(#1)、(#2)、(#3)从图中左侧向右侧以不重叠的方式按顺序相邻配置于重叠区域19。能够以不同的颜色对上述3种单色区块22(#1)、(#2)、(#3)进行着色。
在重叠区域19的上表面配置未图示的印刷层并在印刷层印刷2维信息50，由此能够对认证体60赋予2维信息50。或者，即使不配置印刷层而对金属的反射层24实施脱金属，也能够对认证体60赋予2维信息50。
能够利用这种2维信息50对花纹进行显示、或者对2维条形码进行显示。图16A(b)中对2维信息50是花纹的情况进行了说明，图16B(b)中对2维信息50是条形码的情况进行了说明。
以未形成2维信息50将重叠区域19的整个面覆盖的图15B那样的结构的方式、即形成为重叠区域19的至少一部分未由2维信息50覆盖的图15A所示的结构的方式配置2维信息50，由此能够不使聚光点Sn消失地对一体化3维显示体10赋予2维信息50。
图17A是表示具有由单色区块的平面形状表现的花纹的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图17A(a)所示的剖面图是沿着图17A(b)所示的W5-W5线的剖面图。
关于图17A中说明的认证体，特别是如图17A(b)所示，利用配置于重叠区域19的单色区块22(#1)、(#2)、(#3)的平面形状对花纹进行表现。同样地，利用多种单色区块22的平面形状的结构不仅能够对花纹进行表现，还能够对字符、可机械读取的代码进行表现。通过使上述花纹、字符、代码具有个人认证信息的意义而能够实现具有个人认证信息的认证体60。
图17B是表示具有由单色区块的平面形状表现的花纹和条形码的图案的认证体的一个实施方式的剖面图以及俯视图。
图17B(a)所示的剖面图是沿着图17B(b)所示的W6-W6线的剖面图。
图17B中说明的认证体60在图17A所示的认证体60的重叠区域19的上表面与图16B同样地配置未图示的印刷层，在印刷层印刷有2维信息(条形码信息)50。
图18A、图18B以及图18C是说明以跨越再生色不同的多个单色区块22(#1)、(#2)的方式使3维的再生图像40再生的概念图。
如图18A、图18B以及图18C的主视图所示，在一体化3维显示体10(重叠区域19)划分成两部分的左半部分配置单色区块22(#1)，在右半部分配置单色区块22(#2)。来自单色区块22(#1)的反射光以第1再生色(例如红色)的光聚光于聚光点Sn，来自单色区块22(#2)的反射光以第2再生色(例如蓝色)的光聚光于聚光点Sn，由此使得再生图像40再生。
如图18B的侧视图所示，在观察者90以从一体化3维显示体10的正面中心与面正交的视线方向观察到一体化3维显示体10的情况下，如图18B的主视图所示，能够观察位于一体化3维显示体10的中心的左半部分以第1色显示、且右半部分以第2色显示的再生图像40。
另一方面，如图18A的侧视图所示，在观察者90从比一体化3维显示体10的中心更靠图中右侧上方的位置，相对于一体化3维显示体10的面以大于或等于0(°)且小于或等于70(°)的倾斜角在从右侧向倾斜方向行进的视线方向上观察到一体化3维显示体10的情况下，如图18A的主视图所示，能够观察到如下再生图像40，即，位于比一体化3维显示体10的中心偏向左侧的位置，与此相应地，与图18B所示的情况相比，以第1色显示的区域的面积更大，以第2色显示的区域的面积更小。
相反，如图18C的侧视图所示，在观察者90从比一体化3维显示体10的中心更靠图中左侧上方的位置，相对于一体化3维显示体10的面以大于或等于0(°)且小于或等于70(°)的倾斜角在从左侧向倾斜方向行进的视线方向上观察到一体化3维显示体10的情况下，如图18C的主视图所示，能够观察到如下再生图像40，即，位于比一体化3维显示体10的中心偏向右侧的位置，与此相应地，与图18B所示的情况相比，以第2色显示的区域的面积更大，以第1色显示的区域的面积更小。
此外，由再生图像40实现的3维信息并不限定于字符、花纹，还能够用于对表示QR代码、条形码、数据阵列等机械认证信息的图案进行显示。另外，利用聚光点Sn的3维位置坐标对真伪进行验证而对一体化3维显示体10进行认证，由此能够实现高度的安全。
这样，可以将再生图像40的3维信息设为认证信息。另外，在对3维信息的再生图像40进行显示的单色区块22对作为识别信息的2维信息进行记录，由此能够使认证信息和识别信息不可分割地实现一体化。条形码的条形以恒定的间隔排列，因此其相位角记录区域18在记录于记录面14上的反射层24的情况下分散。因此，能够避免将从记录面14向1个聚光点S反射光的某个区域板的、实施了记录的区域的反射层24全部都去除。
条形码可以设为用于流通代码的JAN/EAN/UPC、用作物流商品用代码的ITF、用作工业用条形码的CODE39、用于家庭配送的传票的NW-7等。另外，条形码还可以包含错误检测标号、错误订正标号。即，可以具有冗长性。另外，条形码使得反射率实现2值化而从ON和OFF读取数据，还可以设为多个值。另外，可以遍及多个单色区块22地对2维信息进行记录。形成多个单色区块22需要高水平的加工技术，因此遍及该多个单色区块22地对2维信息进行记录而能够防止2维信息的篡改。并且，在2维信息是识别信息的情况下，能够防止基于识别信息的篡改的假冒。
3维位置坐标的获取包含基于立体照相机的方法、基于已经实现商品化的Kinect传感器的方法、利用透过型的像素型扫描仪在深度方向上扫描的方法等。
并且，可以利用Point Cloud Library等对获取的3维位置坐标进行运算处理，推定SHOT(Signature of Histograms of OrienTations)特征量、PFH(Point FeatureHistograms)特征量、PPF(Point Pair Feature)特征量等之类的3维特征量，与数据库中正确的3维位置坐标进行比较而判定认证体60是真品还是伪造品。
接下来，对不改变压花层23的深度T而使反射光的特性、即反射光谱变化的方法进行说明。
至此为止，图2等中对通过改变压花层23的深度T而使反射光的特性、即反射光谱变化的情况进行了说明。然而，关于使反射光谱变化，即使不改变压花层23的深度T而对金属的反射层24进行脱金属、设置印刷层28也能够实现。
利用图19A以及图19B说明对金属的反射层24进行脱金属而使反射光谱变化的方法。
图19A是表示用于对通过脱金属而使反射光谱变化的方法进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个例子的剖面图。
具有图19A的剖面结构的一体化3维显示体在基材12按顺序层叠有剥离层27、压花层23。并且，反射层24将压花层23覆盖。反射层24上还具有粘接层。
另外，在图中x方向上按顺序配置有3个单色区块22(#1)、(#2)、(#3)，在同一单色区块22内，分别作为压花层23的深度T而具有固有值。在图19A中，单色区块22(#1)的压花层23为深度T1，单色区块22(#2)的压花层23为深度T2，单色区块22(#3)的压花层23为深度T3，具有T2＞T1＞T3的关系。
另一方面，图19B是表示从图19A的状态开始对金属的反射层24进行脱金属而将金属的一部分去除的实施方式的剖面图。在该情况下，粘接层处于反射层24或者压花层23上。能够通过基于激光的雕刻而进行脱金属。
如果从图19A的结构如图19B所示对金属的反射层24进行脱金属，则能够使压花层反射光谱变化。
利用图20A以及图20B对这样通过脱金属使得反射光谱变化的原理进行说明。
图20A是用于对从机械认证装置70照射的检查光α在反射层24反射的状态进行说明的概念图。
图20B是用于对从机械认证装置70照射的检查光α在脱金属部30透过的状态进行说明的概念图。
图20A(a)以及图20B(a)所示的一体化3维显示体11的剖面结构形成为如下结构，即，从图19B所示的剖面结构将基材12去除，使得对象物26粘接于粘着层25。此外，在图20A(a)中，对金属的反射层24实施了脱金属的部分表示为脱金属部30。
一体化3维显示体11用于利用基于脱金属的反射光谱的变化对图20A(b)以及图20B(b)所示的可机械读取的代码80进行记录。
机械认证装置70是朝向一体化3维显示体11照射检查光α并对来自一体化3维显示体11的反射光β进行检测而读取可机械读取的代码的图案的装置，但并不限定于此，可以应用智能手机、票据读取器、光谱仪装置等。
此时，优选地，机械认证装置70对记录面14以大于或等于0(°)且小于或等于70(°)的倾斜角读取可机械读取的代码的图案。
为了在反射层24如图20A(a)中说明的那样反射从机械认证装置70照射的检查光α，反射光β并未返回至机械认证装置70。因此，如图20A(b)说明的那样，利用机械认证装置70将反射层24识别为可机械读取的代码的相当于黑色的部位。
另一方面，从机械认证装置70照射的检查光α在脱金属部30如图20B(a)中说明的那样透过、并在其下方的对象物26处反射。特别地，如果对象物26为白色，则检查光α在对象物26的表面散射而产生散射光γ，该散射光γ返回至机械认证装置70而由机械认证装置70识别为白色。因此，脱金属部30由机械认证装置70如图20B(b)中说明的那样，识别为可机械读取的代码中的相当于白色的部位。
接下来，参照图21A以及图21B对通过设置印刷层而使反射光谱变化的方法进行说明。
图21A以及图21B是表示用于对通过设置印刷层而使反射光谱变化的方法进行说明的本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的一个实施方式的剖面图。
图21A所示的剖面结构形成为在如图19A所示那样具有单色区块22的结构的剥离层27与压花层23之间追加有印刷层28的结构。这样，通过追加印刷层28，即使使压花层23的深度T变化，也能够使反射光谱变化，也可以组合应用由压花层23的深度T决定的反射光的颜色、和基于印刷的颜色。并且，在追加有印刷层28的情况下，如图21B那样，还可以形成为如下多层结构，即，不设置单色区块22，具有多种不同的深度T的压花层23遍及整个面地随机分布。
下面，对利用计算机执行的脱金属处理进行说明。
图22是表示为了通过脱金属处理制作2维条形码而输入至计算机的条件数据的一个例子的图。在图22中，白色部分相当于指示使得金属的反射层24的金属残留的部分，黑色部分相当于指示对金属的反射层24的金属进行脱金属的部分。
根据这种条件数据，计算机不对相当于图22所示的白色部分的反射层24的金属进行脱金属，仅对相当于图22所示的黑色部分的反射层24的金属进行脱金属。
如利用图20A说明的那样，未进行脱金属的部分识别为黑色部分，另一方面，如利用图20B说明的那样，进行了脱金属的部分识别为白色部分。
这样，通过对金属进行脱金属，能够对可机械读取的代码进行记录。
但是，机械认证装置70对可机械读取的代码的识别率、再生图像40的易见度取决于脱金属量。如果脱金属前的金属部的面积设为S1、且脱金属后的金属部的面积设为S2，则脱金属量定义为脱金属量(％)＝(S1-S2)/S1。另外，识别率是读取的代码中的、识别的代码的比率。
图23是表示金属的反射层24中的要设为不反射的部位的脱金属量、和可机械读取的代码的识别率以及再生图像40的易见度的关系的表。
金属的反射层24的脱金属量越大，作为可机械读取的代码的对比度越提高，从而越容易认证，因此每单位时间的识别率提高，另一方面，再生图像40的亮度降低，因此难以看到再生图像40。
相反，脱金属量越小，再生图像40越明亮，从而越容易看到，但作为可机械读取的代码的对比度降低，因此识别率降低。
图23表示如下情况，即，如果金属的反射层24中的要设为不反射的部位的脱金属量大于或等于30(％)且小于或等于70(％)，则能够兼顾良好的目视确认性、以及再生图像40的易见度。
因此，关于本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体，对金属的反射层24中的要设为不反射的部位(例如在可机械读取的代码中以白色显示的部位)的金属的大于或等于30(％)且小于或等于70(％)的部分进行脱金属。
接下来，对构成本发明的实施方式所涉及的一体化3维显示体的各部位的材料进行说明。
对于应用于基材12的材料，可以应用玻璃基材之类的坚硬的材料，也可以应用薄膜基材。基材12可以设为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)等塑料薄膜，适合采用在设置有记录面14时因施加的热、压力等而变形、变质较少的材料。此外，可以根据用途、目的而将纸张、合成纸、塑料多层纸、树脂含浸纸等设为基材12。
剥离层27可以由树脂以及润滑剂形成。作为树脂，优选为热塑性树脂、热硬化树脂、紫外线硬化性树脂、电子射线硬化性树脂等。作为树脂，可以应用丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂。另外，作为润滑剂，优选为聚乙烯粉末、石蜡、硅酮、棕榈蜡等蜡。上述材料在基材12通过凹版印刷法、微凹版印刷法等众所周知的涂敷方式而形成为剥离层27。剥离层27的厚度可以设为大于或等于0.1(μm)且小于或等于2(μm)的范围内。为了对记录面14、2维信息进行保护，剥离层27可以设为具有硬涂性。硬涂性在铅笔硬度试验(JIS K5600-5-4)中可以设为大于或等于H且小于或等于5H的硬度。
对于压花层23，可以将树脂设为母材。作为树脂，优选为热塑性树脂、热硬化树脂、紫外线硬化性树脂、具有自由基聚合性不饱和基的热成型性材料、电子射线硬化性树脂等。作为树脂，可以应用聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂的热塑性树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸三嗪。压花层23的厚度可以设为大于或等于0.5(μm)且小于或等于5(μm)的范围。
反射层24的材质可以设为金属。金属的反射层24容易吸收激光而适合于雕刻。此外，作为金属的反射层24，可以应用铝、银、锡、铬、镍、铜、金等。另外，反射层24的材质可以设为金属化合物。作为金属化合物的反射层24，可以应用硫化锌、氧化钛、氧化硅氧化铁。另外，氧化硅可以设为Si2O3、SiO等。金属化合物、氧化硅的反射层24可以设为具有透光性。另外，反射层24形成于压花层23的整面或一部分。或者，反射层24为单层或多层。可以设为由金属层、金属化合物或者氧化硅的2层的反射层24构成的多层。关于该反射层24，在金属层形成于一部分的情况下，可以选择形成有金属层的区域进行雕刻而对2维信息进行记录。特别是通过使金属层的外形形成为彩色字符花纹等而能够提高耐伪造性。
反射层24的材质也可以设为除了金属以外的无机化合物。无机化合物的折射率较高且容易提高反射率。
为了形成由金属、金属化合物、或者无机化合物构成的反射层24，可以应用气相沉积法。
作为气相沉积法，可以应用蒸镀、CVD、溅射。反射层24的厚度优选为大于或等于40(nm)且小于或等于1000(nm)的范围内。如果大于或等于40(nm)，则在激光雕刻时脱金属部的轮廓变得清晰。如果小于或等于1000(nm)，则能够防止激光雕刻时等的反射层的裂缝。反射层24的反射率优选处于大于或等于30(％)且小于或等于95(％)的范围内。如果反射层24的反射率大于或等于30(％)，能够实现充分的反射。另一方面，如果反射层24的反射率高于95(％)，则能够获得图像的充分的亮度，但反射层24的加工较为困难。
另外，还可以利用吸收激光的墨水形成反射层24。墨水可以根据印刷方式而设为胶印墨水、活版墨水以及凹版墨水等。另外，还可以根据组成的不同而设为树脂墨水、油性墨水以及水性墨水。另外，还可以根据干燥方式的不同而设为氧化聚合型墨水、浸透干燥型墨水、蒸发干燥型墨水以及紫外线硬化型墨水。另外，还可以应用颜色根据照明角度或观察角度而变化的功能性墨水。作为这种功能性墨水，可以应用光学的变化墨水(OpticalVariable Ink)、变色墨水、以及珠光墨水。
图2、图20A、以及图20B中说明的一体化3维显示体粘贴于对象物26。能够通过热压转印而实现该粘贴。换言之，粘贴加工可以设为热压转印。对象物26可以设为印刷体。对象物26为纸币、优惠券、卡片、木板、海报、标签、贴纸等。卡片、木板、标签通常具有平坦的表面，代码的读取性也良好，3D图像的畸变较少。对象物26的材质为纸、聚合物等。可以经由粘着层25而粘贴纸、聚合物等。另外，除了纸、聚合物以外，也可以是金属、陶瓷等，只要能够经由粘着层25而粘贴，则并不特别限定。
粘着层25只要能够使得一体化3维显示体10与对象物26紧贴即可，材质是任意的，可以设为粘性的粘着剂、热塑性粘接材料等。
另外，如果在一体化3维显示体10的表面因划擦等而受伤，则再生图像40有可能产生模糊。因此，可以在一体化3维显示体10的表面设置未图示的保护层。保护层也可以赋予硬涂性。硬涂性在铅笔硬度试验(JIS K5600-5-4)中可以设为大于或等于H且小于或等于5H的硬度。由此，能够阻止一体化3维显示体10的表面因划擦等而受伤。
一体化3维显示体10的表面的20°光泽(Gs(20°))优选为大于或等于15且小于或等于70。在20°光泽(Gs(20°))小于15的情况下，防眩性增强，聚光点Sn无法顺畅地成像。
另一方面，在20°光泽(Gs(20°))超过70的情况下，防眩性不充分，因此再生图像40中映入反射光，难以进行再生图像40的拍摄、观察。此外，更优选20°光泽(Gs(20°))处于大于或等于20且小于或等于60的范围内。
另外，记录面14的透过像鲜明度(C(0.125)+C(0.5)+C(1.0)+C(2.0))的值优选为大于或等于200(％)。另外，记录面14的雾度(Hz)可以设为大于或等于1.0(％)且小于或等于25(％)。使用光泽度计(BYK-Gardner制的micro-TRI-gloss)并基于JIS-K7105-1981而测定20°光泽。利用复印图像测定器(“スガ試験機社”制，商品名称；ICM-1DP)并基于JIS-K7105-1981而测定透过鲜明度。
根据通过移动的光学梳测定时的最高波长M以及最低波长m并通过基于C＝(M-m)/(M+m)×100的算式的计算而求出透过防眩性薄膜的光。透过像鲜明度C(％)的值越大，表明图像越鲜明而越好。对于测定而应用4种宽度的光学梳(0.125(mm)、0.5(mm)、1.0(mm)、2.0(mm))，因此100(％)×4＝400(％)变为最大值。
利用雾度计(“日本電色工業”制的NDH2000)并基于JIS-K7105-1981而测定雾度(Hz)。
基于JIS-K7105，将“日立ハイテクノロジーズ社”制的分光光度计的U-4100设为测定装置，利用积分球使得所有光线聚光，由此测定全光线反射率。
此外，作为具有图19A以及图19B中说明的剖面结构的一体化3维显示体11的其他实施方式，还可以省略剥离层27，使得记录面14直接层叠于基材12。在该情况下，不具有剥离层27，因此在利用粘着层25粘贴于对象物26之后也残留有基材12。
在基材12形成有印刷层的情况下，优选应用亚光色调的纸张。作为亚光色调的纸张，能举出优质纸、中等质量纸、磨砂铜版纸、美术纸等。还可以利用墨水而形成印刷层。
墨水可以设为颜料墨水、染料墨水。颜料墨水不仅可以设为无机化合物，也可以设为有机物。无机物的颜料为石墨、钴、钛等。有机物的颜料为酞菁化合物、偶氮颜料、有机络合物等。另外，还可以应用具有荧光性、磷光性的颜料。
另外，还可以通过使颜料分散至聚合物的母材并进行印刷而形成印刷层。作为聚合物的母材，可以设为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、松香等。颜料的添加量优选为大于或等于0.1(％)且小于或等于10(％)。染料墨水可以应用有机物的染料墨水。
有机物的染料中存在天然染料、合成染料。合成染料为偶氮染料、有机络合物染料等。另外，可以应用荧光性、磷光性的染料。还可以通过使染料分散至聚合物的母材并进行印刷而形成印刷层。聚合物的母材可以设为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、松香等。染料的添加量优选为大于或等于0.5％且小于或等于30％。
根据应用了本发明的实施方式所涉及的识别信息记录方法的一体化3维显示体，如上所述，通过设置计算要素区块16，能够缩短计算机的计算时间，能够减少空间信息的噪声并获得鲜明的全息图。
在该计算中，特别是能够对相位角
Figure GDA0003013180930000301
进行计算及记录。这种相位型全息图能够实现较高的衍射效率，但仅能够对光的相位分量进行调制。因此，亮度不会降低，能够保持高亮度地控制光。
另外，将用于记录相位角
Figure GDA0003013180930000302
的区域限定于重叠区域19内，由此还能够进一步缩短计算机的计算时间。在此基础上，还能够对照射至一体化3维显示体10的光的比例进行控制。
并且，如果将计算要素区块16内的除了相位角记录区域18以外的部分定义为相位角非记录区域20，则与未设置相位角非记录区域20的情况下相比，能够以相位角记录区域18)/(相位角记录区域18+相位角非记录区域20)而使在聚光点Sn再生的再生图像40的亮度变暗。由此，能够对光的明暗进行控制。
另外，还能够仅在光照射至相位角记录区域18的情况下，使得3维的再生图像40再生。即，相位角记录区域18越大，越能够使明亮的再生图像40再生，相位角记录区域18越小，越能够仅使灰暗的再生图像40再生。另外，可以代替仅能使灰暗的再生图像40再生的方式而将相位角非记录区域20用作其他光学要素。
并且，通过在重叠区域19内由1种单色区块22构成而能够利用单色进行3维再生。通过在重叠区域19内由多种单色区块22构成而能够以彩色进行3维再生。
另外，在记录面14上将2维信息50配置为在记录面14的深度方向上与再生图像40的至少一部分重叠，由此尤其能够提高耐伪造性。
并且，在将2维信息50配置于记录面14上的情况下，配置为未将重叠区域19的整个面覆盖，由此不会使从重叠区域19再生的聚光点Sn消失。
此外，可以将再生图像40以及2维信息50中的至少任一者用作个人认证信息。或者，还可以对动态的3维的再生图像40、和非动态的字符、花纹的2维信息50进行组合显示。另外，还能够提高字符、花纹的2维信息50的耐伪造性。
并且，单色区块22的平面形状、2维信息50、以及再生图像40的任一者、其复合体、或者其组合可以表示可机械读取的代码。可机械读取的代码可以设为QR代码、条形码、数据阵列等。由此，还能够制作进一步提高了耐伪造性的可变代码。
另外，在计算要素区块16内的相位角非记录区域20对除了相位角以外的信息进行记录，由此还能够在相位角非记录区域20上对光的散射、反射、以及衍射特性之类的除了3维的再生图像40的光的相位分量以外的参数进行控制。
并且，可以将相位角变换为像素的深度而记录于重叠区域19。
并且，在记录面14上，以不同的颜色对配置为不与其他计算要素区块16重叠的计算要素区块16进行着色，由此能够以全彩使3维的再生图像40再生。并且，在记录面14的表面配备金属的反射层24，由此能够提高光的反射效率，并能够使更明亮的再生图像40再生。
另外，还可以将一体化3维显示体10、11粘贴于对象物26。并且，一体化3维显示体10、11在通常的办公室环境等中根据荧光灯等的照明的尺寸、数量而使得再生图像40变得模糊，无法目视确认，但通过使作为点光源的LED、智能手机、票据读取器的光源照射而能够目视确认再生图像40。
另外，在反射层24为金属的情况下，通过激光雕刻对该金属进行脱金属，由此能够对可机械读取的代码进行记录。还可以在该图案对识别信息进行记录。此外，关于可机械读取的代码，脱金属量越大，越容易认证，但3维的再生图像40的亮度越下降，因此通过对金属的反射层24中的要设为不反射的部位的金属的大于或等于30(％)且小于或等于70(％)的部分进行脱金属，能够兼顾代码图案的认证的容易度、以及用于再生图像40的充足的亮度。
如以上说明，根据应用了本发明的实施方式所涉及的识别信息记录方法的一体化3维显示体，能够以复合的方式提供不会产生彩虹色的色移的量产性较高的能实现全彩再生的3维图像、以及可机械读取的代码。
(第1其他实施方式)
对本发明的第1其他实施方式进行说明。本实施方式可以与其他实施方式组合。
下面，对相对于本发明的第1实施方式的不同点进行说明。
在本发明的第1实施方式中，说明了为了形成具有与相位角相应的像素的深度T的单色区块22而使用压模。然而，作为其他方法，也可以使卤化银曝光材料曝光显影，将漂白后显影银变更为卤化银等银盐而使其变得透明。或者，还可以利用由光使得折射率、表面的形状发生变化的热塑型塑料等。
根据这种结构，也能够使得反射光聚光于聚光点Sn而使得期望的全息图的再生图像40再生，如第1实施方式中说明的那样，能够以复合的方式提供不会产生彩虹色的色移的量产性较高的能实现全彩再生的3维图像、以及可机械读取的代码。
(第2其他实施方式)
对本发明的第2其他实施方式进行说明。本实施方式可以与其他实施方式组合。
下面，对相对于本发明的第1实施方式的不同点进行说明。
在本发明的第1实施方式中，对如下情况进行了说明，即，为了使全息图的再生图像40再生，在重叠区域19的对应的像素对基于相位分量而计算的相位角
Figure GDA0003013180930000333
进行记录、或者对与相位角
Figure GDA0003013180930000334
相应的像素g的深度T进行记录。
在本发明的第2其他实施方式中，为了使全息图的再生图像40再生，代替在重叠区域19的对应的像素g对与相位角
Figure GDA0003013180930000335
相应的深度T进行记录而埋设调制为与相位角
Figure GDA0003013180930000331
相应的空白量后的空白。
图24是表示具有与相位角相应的空白量的空白埋设于像素的状态的一个例子的剖面图。
如图24所示，将具有与在各像素g的坐标计算出的相位角
Figure GDA0003013180930000336
相应的空白量的空白埋设于构成重叠区域19的单色区块22的各像素g。
图24中示出了2个单色区块22(#1)、(#2)，将调制为与单色区块22(#1)中计算的相位角
Figure GDA0003013180930000337
相应的空白量的空白V1埋设于单色区块22(#1)的像素g中的任一个。
同样地，将调制为与单色区块22(#2)中计算的相位角
Figure GDA0003013180930000332
相应的空白量的空白V2埋设于单色区块22(#2)的像素g中的任一个。
根据这种结构，也能够使反射光聚光于聚光点Sn而使得期望的全息图的再生图像40再生，如本发明的第1实施方式说明的那样，能够以复合的方式提供不会产生彩虹色的色移的量产性较高的能实现全彩再生的3维图像、以及可机械读取的代码。
此外，本申请发明并不限定于本发明的上述实施方式，在实施阶段可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，可以尽可能地适当组合实施本发明的各实施方式，在该情况下能够获得组合的效果。并且，本发明的上述实施方式中包含各个阶段的发明，可以通过公开的多个技术特征的适当的组合而提炼出各种发明。

Claims (19)

1.一种一体化3维显示体，其具有对用于全息图的再生的信息进行记录的记录面，其特征在于，
在所述记录面具有：
计算要素区块，在该计算要素区块对来自所述全息图的再生图像的各聚光点的光的相位分量进行计算，该计算要素区块与各所述聚光点一一对应；以及
相位角记录区域，其用于对基于所述相位分量而计算的相位角进行记录，
所述相位角记录区域包含多个单色区块，所述单色区块具有凸状构造以及凹状构造以预先规定的分辨率的整数倍的间距交替地设置的凹凸状构造面，
在所述计算要素区块和所述相位角记录区域的重叠区域，对所述相位角进行记录，
关于各所述聚光点，作为来自多个所述单色区块的反射光的传播光在针对各所述聚光点而决定的距所述记录面的固有距离处，聚光于通用的聚光点，
同一所述单色区块内的压花层的深度是相同的，不同所述单色区块的所述压花层的深度彼此是不同的。
2.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
以在所述再生图像的至少一部分以及所述记录面的深度方向上重叠的方式，在所述记录面配置有2维信息。
3.根据权利要求2所述的一体化3维显示体，其特征在于，
以不将所述相位角记录区域的整个面覆盖的方式，在所述记录面配置有所述2维信息。
4.根据权利要求2所述的一体化3维显示体，其特征在于，
所述再生图像以及所述2维信息中的至少任一者包含个人认证信息。
5.根据权利要求2所述的一体化3维显示体，其特征在于，
所述记录面上的所述单色区块的形状、所述2维信息的形状以及所述再生图像的形状中的至少任一者表示字符或花纹。
6.根据权利要求2所述的一体化3维显示体，其特征在于，
所述记录面上的所述单色区块的形状、所述2维信息的形状以及所述再生图像的形状中的至少任一者表示可机械读取的代码。
7.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
在所述记录面还具有不对所述相位角进行记录的相位角非记录区域，将所述计算要素区块内的所述相位角非记录区域的表面设为镜面。
8.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
在所述记录面还具有不对所述相位角进行记录的相位角非记录区域，在所述计算要素区块内的所述相位角非记录区域对除了所述相位角以外的信息进行记录。
9.根据权利要求8所述的一体化3维显示体，其特征在于，
除了所述相位角以外的信息是包含光的散射、反射以及衍射特性中的至少任一者的信息。
10.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
根据如下数学式，作为
Figure FDA0003711464340000023
而对所述相位角进行计算，
[数学式1]
Figure FDA0003711464340000021
Figure FDA0003711464340000022
这里，(kx、ky)为构成所述单色区块的像素的坐标，W(kx、ky)为坐标(kx、ky)处的所述相位分量，n为所述聚光点的数量(n＝0～Nmax)，amp为所述聚光点的光的振幅，i为虚数，λ为使所述再生图像再生时的光的波长，On(x、y、z)为所述聚光点的坐标，Xmin、Xmax、Ymin、Ymax为表示针对每个所述聚光点而规定的所述计算要素区块的范围的坐标。
11.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
存在的所述单色区块的种类的数量与为了所述全息图的再生所需的颜色的数量相等，在所述单色区块中反射的反射光的颜色是所述所需的颜色中的任一种，所述单色区块的各所述凹状构造的深度根据所述反射光的颜色而决定，
取代在所述重叠区域对所述相位角进行记录的方式而在所述重叠区域的所述单色区块对所述决定的所述凹状构造的深度进行记录。
12.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
取代在所述重叠区域对所述相位角进行记录的方式而在所述重叠区域根据所述相位角埋设对空白量进行了调制后的空白。
13.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
存在多个所述计算要素区块，在所述记录面以不同的颜色对多个所述计算要素区块中的以不与其他计算要素区块重叠的方式配置的计算要素区块进行着色。
14.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
在所述记录面具有金属的反射层。
15.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
所述一体化3维显示体粘贴于对象物。
16.根据权利要求1所述的一体化3维显示体，其特征在于，
所述记录面与所述聚光点之间的距离设为大于或等于0.5(mm)且小于或等于50(mm)，所述一体化3维显示体在相对于针对所述记录面的法线方向以大于或等于0(°)且小于或等于70(°)的角度倾斜的视野角范围被观察。
17.一种识别信息记录方法，其特征在于，
为了在权利要求14所述的一体化3维显示体对识别信息进行记录，根据所述识别信息而对所述金属的反射层进行脱金属。
18.根据权利要求17所述的识别信息记录方法，其特征在于，
所述识别信息为可机械读取的代码，
关于进行所述脱金属，是为了通过反射和不反射的组合而实现所述可机械读取的代码，对所述金属的反射层中的要设为不反射的部位的大于或等于30(％)且小于或等于70(％)的金属进行脱金属。
19.一种识别信息记录方法，其特征在于，
为了在权利要求1所述的一体化3维显示体对识别信息进行记录，在所述记录面设置印刷层，在所述印刷层对所述识别信息进行记录。
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