JP2000516732A - 三次元像発生用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 視る人に一つ以上の三次元光学像を呈示するように構成された基板において、複数の溝またはリッジの立体対が形成され、各対の素子が視る人に基板面からあらかじめ定められた距離にある一点の像を与え、複数のかかる点の像が前記三次元光学像を形成するという基板。このような基板において、例えば図示のような方向に向けられた一対の直線の溝１４・１６は、入射光Ｂを視る人のめに向けて反射し、基板の表面の背後のある距離ｒにある点Ｐの像を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 三次元像発生用基板 ［技術分野］ 本発明は一つ以上の三次元像を発生させるための基板に関する。 ［背景技術］ 三次元像が必要とされたり望まれたりする用途は数多くある。過去には、視る 人に三次元の光学像を与える構成の二次元基板を有する多数の装置が提案されて いる。 ［発明の開示］ 本発明者らは、視る人に三次元像を呈示し、しかも、多くの効果が得られるよ うに構成された基板を創案した。 本発明によれば、視る人に一つ以上の三次元光学像を呈示するように構成され た基板において、複数の立体対の素子が形成され、各立体対の素子が視る人に基 板面からあらかじめ定められた距離にある一点の像を与え、複数のこのような点 の像が前記三次元光学像を形成するという基板が提供される。 各立体対の二つの素子は、視る人が複数の位置の中のある特定の位置または範 囲から基板を視ると、視る人のそれぞれの目に光を照らす。この光は、立体対の 素子からの反射によって視る人に与えられる場合もあるし、あるいは（透明また は半透明な材料の場合には）、基板を透過する光をこれらの素子が屈折すること によって与えられる場合もある。各立体対の二つの素子は、基板表面内または上 に形成された溝形またはリッジ形（畝形）で構成される場合もあり、また文書と くに有価文書（例：紙幣）上に設定された反射印刷で構成される場合もある。 好ましくは各立体対の素子は、二つの短い直線の素子（とくに溝形またはリッ ジ形）で構成され、それらの相対的な向きが基板の面から対応する点の像までの 距離を決定する。 好ましくは、各点の像ごとに複数の立体対が配設され、同じ点を異なる角度か ら見ることができるようにする。 各点の像のための立体対は、すべてある共通の一直線上に配置することができ る。異なる立体対はこの直線からずらし、視る人が見る角度を変えてもその点の 像が静止したままであるようにすることもできるし、あるいは点の像が移動する ようにすることもできる。後者の場合には、移動する物体の像を生成することが できる。 ただし、ある与えられた点の像のための連続する立体対を共通線上に配置する 必要はない。実際、これらの対は、共通線から隔てられた望む位置へずらすこと ができる。例えば互いに適当に配置されまた適当な向きを与えられるならば、そ れらを任意の曲線に添って配置することもできる。このようにすれば、異なる像 点のために組にされた立体対を互いに離し、それらが交差したりして互いに干渉 するのを防ぐことができる。 立体対が上記のようにして配置されると、それらの位置を対象物の形状と関係 づけることはできなくなり、対象物の暗号化に複雑性が加わり、したがって保全 価値が高くなる。さらに立体対の個々の線は、有限の長さから要素点となるまで 異なるものとすることができる。 通常に見られる三次元の対象物の場合には、ある与えられた見る角度からは該 対象物の一定の部分を見ることができ、他の見る角度からは対象物の他の部分を 見ることができるが、異なる部分は隠される。本発明による基板が三次元の対象 物の現実的な像を発生するというためには、該像が、基板をある角度から見た場 合には対象物の一定の部分を見せるが、他の角度から見た場合にはそれらの部分 を見せないようにしなければならない。 したがって、あらかじめ定められた像点に関してあらかじめ定められた立体対 が立体対の組から除外され、それにより、対応する見る角度から基板を見た場合 には関係する像点が隠されるようになることが好ましい。三次元の対象物の異な る部分が異なる見る角度から見えて該対象物の現実的な像が得られるように全体 は構成される。 本発明による基板は多数の立体対の組を有し、これら各組が異なる見る角度か ら見えるように同じ像点を画定し、全体として、水平方向および垂直方向に隔て られた多数の異なる点の像を生成する。これらの点の像は、三次元の像の形成に 貢献する。像点の中には、いっしよになってある直線像（例：対象物または対象 物の部分の縁部または境界）を画定するものもあるし、表面の像を与えるために 「陰影」を画定するものもある。 三次元の対象物は、通常、対象物がある角度または角度の範囲から見られたと きに見る人に対して斜角となる表面（例：側面）を含む。本発明者らの所見によ れば、正面から見られる表面の像に比してこのような斜の表面の像のために与え られる立体対の密度を減らすことにより、よい像を画定することができる。これ によって基板上に形成すべき立体対の全体の数を減らすことができる。 既述のとおり、基板上の立体対は一つ以上の像を呈示することができる。この 場合、異なる像は異なる見る角度から見えるようにすることができる。 以下添付図面を参照し、例として本発明の好ましい実施形態を説明する。 ［図面の簡単な説明］ 図１〜図４は本発明の基礎をなす原理を説明するための概要的な線図である。 図５は本発明による基板の概要を示す線図である。図６は異なる断面を有する溝 の効果を示す線図である。 ［発明を実施するための最良の形態］ 図１・図２を参照して、本発明に係る基板の一実施形態では一つの三次元像が 複数の点の像で構成され、その各々は短い直線の溝（またはリッジ）１４・１６ の立体対により生成される。図１では、溝１４・１６は基板の背後にある距離で 点Ｐの像を形成する方向に向けられている。それに対し図２では、溝は基板の前 のある距離で点の像を形成する方向に向けられている。本発明者らは図１・図２ を参照して、基板からの点の像Ｐの距離が、各溝から溝に対して垂直な線の交点 間での距離ｒにほぼ等しいことを発見した。図１の溝またはリッジでは、該溝ま たはリッジが互いに上方を向いていて像Ｐは基板の下方にある。これに対し図２ の溝またはリッジでは、該溝またはリッジが互いに下方を向いていて像は基板の 上方にある。 溝の各立体対によって生成される点の像Ｐがある特定の見る角度（または限ら れた角度の範囲）からしか見えないことは理解されよう。視る人がその見る角度 を変えてもある点の像が見え続けるようにするためには、各々がそれ自身に固有 の見る角度から見える他の立体対を配設する。さらに、連続する立体対は、互い に位置および向きをずらして、視る人がその頭を片側から反対側へ動かしても関 係する点の像がほぼ静止状態にとどまるようにすることもできる。 あるいは、ある与えられた点の像のための連続する立体対すなわち視る人がそ の頭を動かしても同じ点の像が呈示されるように意図された連続する立体対は、 互いにその位置および向きをずらして、視る人がその見る角度を変えると関係す る点の像があらわれるようにすることもできる。このようにすれば、三次元の像 は静止する対象物ではなく、移動するあるいは変化する対象物の印象を与えるこ とができる。 上記の説明は、特定の像点に関係した連続する立体対が、ある直線に沿って配 置されている（また上述の「ずれ」にしたがってその線から若干離れているもの もある）ことを前提にしている。ただし実際には、連続する立体対の配置をこの ように限定する必要はない。 図３を参照して、この図は、異なる見る角度から点の像Ｐを呈示するように構 成された＋ＳＰ１から−ＳＰ１間での連続する立体対を示している。ただしこの 場合には、これらの立体対はすべて水平線Ｈ上に配置されている。各対の素子に 対する垂線がなす角度θは一定で、各対が視る人のそれぞれの目に光を照らすよ うになっている。各対の素子の間の距離（２ｄ）は、下記の式にしたがって変化 する。 ｔａｎα ＝ ａ／ｚ ｔａｎ（α＋θ／２） ＝ （ａ＋ｄ）／ｚ ｔａｎ（α−θ／２） ＝ （ａ−ｄ）／ｚ ただし像点Ｐは、基板の面の背後の距離Ｚで連続する立体対が一線に並べられ ている水平線の下方にあらわれる。 図４は図３を参照して説明した連続する立体対を転置して一線上に並べたもの を示している。 通常に見られる三次元の対象物の場合には、ある与えられた見る角度からは該 対象物のいくつかの部分が見えるが、他の部分（例：後面または遠い側面）は隠 される。ある三次元の対象物の現実的な像を呈示するためには、基板をある角度 から見たときには像が対象物の一定の部分を示し、他の角度から見たときには像 が呈示しないようにする必要がある。 すなわち図４に示されているように、ある一定の見る角度に関しては立体対が 除去され、その角度から基板を見ると関係する像点が隠されるように構成されて いる。 図３・図４を参照してこれらの図は、（異なる見る角度から同じ像点を見るた めに）一組の立体対を水平線上に配置できることを示している。この像点は、視 る人がその頭を基板に対して（基板の面に平行なある線に沿って）上下に動かし ても、ある範囲の角度で見ることができる。同じ像点を画定する多数の同様な立 体対の組を平行な水平線上に配設し、各組の素子を他の組の対応する素子に対し て（角度および／または水平位置に関して）ずらすことにより、この軸に沿って 垂直の視差を伸張することができる。 図５を参照して、本発明に係る基板は、通常、多数の立体対の組を有し、各組 が異なる見る角度から見える同じ像点を画定し、それによって全体として水平お よび垂直に互いに隔てられ、また、基板の面からあらかじめ定められた間隔で配 置された多数の異なる点像が生成される。したがって、これらの点像が三次元像 の形成に貢献する。これらの像点の中にはいっしよになってある直線像（例：対 象物または対象物の部分の縁部または境界）を画定するものもあるし、表面の像 を与えるために「陰影」を画定するものもある。 視る人に対して斜角となる表面の像に関しては、正面から見られる表面の像に 比して基板上に形成される立体対の密度を減らすことによってよい像を画定する ことができる。 図６で示すように、溝の断面形状によって光が反射されて像を見ることのでき る角度の範囲がきまる。この効果を利用すれば、異なる見る角度からは異なる像 の部分が見えるようにすることができる。また、この効果を用いて「陰影」およ び像の明るさの制御に貢献することもできる。 望む三次元像を形成するため必要な要素を画定するというデータの生成には、 好ましくはコンピユータが用いられる。これらの要素には、（所定の見る角度か らは見えない対象物の部分に対応する）像の部分を正しく隠すために必要な妨害 物が含まれる。またデータの生成には、「斜の」面の像のために用いることので きる立体対の減らされた密度が考慮される。 好ましくはコンピュータは、基板の表面積の利用を最適化するために異なる立 体対の配置を決定するように構成される。データを第一の基板内の立体対の必要 なパターンの中に移転するためには、機械的彫刻法・電磁気露出法・および／ま たは・他のエッチング法などを利用することができる。つぎに、この第一の基板 を処理し、（当業者には公知の）打ち出しスタンパーを形成する作業を行なう。 つぎに、このスタンパーを用いて第二の基板あるいは例えば支持部材上に塗られ たラッカーのコーティングを刻印して、レリーフ・パターン（峯または棟として 形成される立体対の素子）を有する基板またはコーティングを形成する。あるい は、印刷用の版を用い、また十分な反射性を有するインクを用いて、例えば有価 文書などの基板の上に立体対の素子のパターンを印刷することもできる。 本発明はとくに文書または他の製品に付与される保全機能として用いることが できる。素子のパターンは、それらが形成する像の形状とは関係がないため、と くに該素子が例えば図３・図４に示すように転置される場合にはとくに模写が困 難となる。 上述のごとく立体対を転置することにより、異なる点像の素子の密集（また相 互の交差あるいは干渉）を避けるような方法でそれら立体対を基板の全面に分配 し、基板の表面積を最大限に利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ロウ アンドリュー イギリス サセックス シーオー７ ６ジ ェイエス コウルチスター セントメアリ ー ストラットフォード ロウワーストリ ート ジフォーズ（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．視る人に三次元光学像を呈示するように構成された基板において、多数の対 の光学素子(14)(16)が形成され、各対の光学素子は、視る人かあらかじめ定め られた見る角度または限られた範囲の見る角度にあるときには、視る人のそれ ぞれの目に光を直接照らすように構成され、それによって、視る人に基板面か らあらかじめ定められた距離にある一点(P)の像を与え、多数の対の光学素子( 14)(16)は、それらによって得られる対応する多数の点の像(P)が前記三次元像 を形成するように構成されている基板。 ２．光学素子(14)(16)が見る人に向けて入射光を反射するように構成されている 請求の範囲１記載の基板。 ３．光学素子(14)(16)が基板を透過する光を見る人に向けて屈折させるように構 成されている請求の範囲１記載の基板。 ４．光学素子(14)(16)が基板表面内に形成された溝からなる請求の範囲１〜３い ずれかに記載の基板。 ５．光学素子(14)(16)が基板表面上に形成されたリッジからなる請求の範囲１〜 ３いずれかに記載の基板。 ６．光学素子(14)(16)が基板表面上に形成された反射印刷からなる請求の範囲２ 記載の基板。 ７．各対の光学素子が二本の短い直線素子からなり、それらの相対的な向きが対 応する点の像(P)の基板の表面からの距離を決定する請求の範囲１〜６いずれ かに記載の基板。 ８．各点の像ごとに等価の点の像を異なる角度から見ることができるように、一 組の複数の光学素子(14)(16)が配設されてなる請求の範囲１〜７いずれかに記 載の基板。 ９．少なくとも一つの点の像について、その点の像に関係する光学素子(14)(16) が共通の一線からずらされて配置される請求の範囲８記載の基板。 10．少なくとも一つの前記点の像について、その点の像に関係する光学素子(14) (16)が共通の一水平線上に配置される請求の範囲９記載の基板。 11．前記点の像のあるものについては選ばれた対の光学素子が除外され、選ばれ た見る角度ではこれらの点が隠され、三次元像に関して隠された線および／ま たは隠された面が除去される構成の請求の範囲８記載の基板。 12．前記点の像(P)の少なくともあるものがいっしよになって直線像を画定する 請求の範囲１〜１１いずれかに記載の基板。 13．前記点の像(P)の少なくともあるものが、いっしよになって三次元の対象物 の表面の像を与えるための陰影を画定する請求の範囲１〜１２いずれかに記載 の基板。 14．三次元の対象物の複数の表面の像を与えるための陰影を前記点の像が画定し 、該三次元の対象物の比較的斜の表面に関する前記光学素子の密度が、前記対 象物のより斜でない表面に関する光学素子と比較して減らされる請求の範囲１ ３記載の基板。 15．視る人に複数の光学像を呈示するように構成されていて光学像が異なる見る 角度から見ることができる請求の範囲１〜１４いずれかに記載の基板。 16．異なる対の光学素子が、像の輝度および／または像の陰影および／または見 る角度を制御するように異なる断面の形状を有する請求の範囲１〜１６いずれ かに記載の基板。