JP2009237457A - ホログラム記録媒体ならびにその製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 媒体上に立体原画像と平面原画像との双方を重畳して記録しつつ、明るい再生像を得る。
【解決手段】 単位領域Ｕ１とＵ２によって構成される平面原画像を用意する。単位領域Ｕ１内には、幅０．４μｍの矩形セルＣ１を配置し、単位領域Ｕ２内には、幅０．６μｍの矩形セルＣ２を配置する。矩形セルＣ１，Ｃ２の中心に演算点Ｐ１，Ｐ２を定義し、個々の演算点位置について、立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と参照光とによって生じる干渉波強度を演算する。各セル内の演算点周辺位置に、演算で求めた干渉波強度に応じた開口面積をもった溝を形成する。各単位領域に形成された溝の横方向ピッチのバリエーション（演算点密度のバリエーション）により、平面原画像の情報が記録され、溝の開口面積の分布により立体原画像のホログラム干渉縞が記録される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ホログラム記録媒体およびその製造技術に関し、特に、コンピュータを用いた演算により、ホログラムの干渉縞パターンを生成する技術に関する。

立体像を媒体上に記録し、これを再生する方法として、ホログラフィーの技術が古くから知られており、この方法で作成されたホログラムは、観賞用アートや偽造防止用シールなど、様々な分野で利用されている。光学的にホログラムを作成する方法としては、物体から発せられる物体光と参照光との干渉縞を感光性媒体に記録する方法が一般的である。物体光および参照光の光源としては、通常、可干渉性に優れたレーザ光が利用される。

これに対して、近年では、コンピュータを用いた演算によりホログラムを作成することができる「計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram ）」と呼ばれる手法も実用化されている。この手法では、コンピュータを利用して、物体光と参照光とによる光学的な干渉現象がシミュレートされ、記録面上に形成される干渉縞パターンが演算によって求められる。このＣＧＨの手法を利用すると、光学的な手法では作成が困難であった特殊なホログラムを作成することが可能である。

たとえば、下記の特許文献１には、記録面を２つの領域に分割し、第１の領域には、立体原画像をホログラムの干渉縞として記録し、第２の領域には、平面原画像を回折格子パターンとして記録することにより、立体原画像と平面原画像との双方を同一の媒体上に記録する方法が開示されている。また、下記の特許文献２には、記録面を多数の細長い短冊状領域に分割し、たとえば、奇数番目の短冊状領域には立体原画像の記録を行い、偶数番目の短冊状領域には平面原画像の記録を行う、という手法を採ることにより、立体原画像と平面原画像との双方を同一の媒体上に記録する方法が開示されている。
特開２００１−０８３８６６号公報 特開２００１−１０９３６２号公報

立体原画像と平面原画像との双方が記録されている記録媒体は、偽造防止用シールなどの分野において、その需要が、今後益々増大してゆくものと予想される。たとえば、文字列からなる平面原画像を立体原画像とともに記録しておけば、三次元の立体像に対して、二次元の文字列が潜像として埋め込まれた効果が得られるため、偽造防止効果を更に高めることが可能になる。特に、第１の方向から照明光を当てると三次元の立体像が観察できるが、別な第２の方向から照明光を当てると、潜像として記録されていた二次元画像が観察できるようなホログラム記録媒体は、非常に信頼性の高い偽造防止用シールとして利用することが可能である。

このように、同一の媒体上に立体原画像と平面原画像との双方を記録する方法として、前掲の特許文献１，２に開示されている方法が知られている。しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、立体原画像を記録した領域と平面原画像を記録した領域とを隣接配置した媒体が得られるだけであり、同一の記録媒体上に両画像が重畳して記録されるわけではない。このため、三次元の立体像内に二次元の潜像が埋め込まれた効果を得ることはできない。一方、特許文献２に開示されている方法では、隣接配置された多数の短冊状領域に、立体原画像と平面原画像とが交互に記録されることになるため、記録媒体全体にわたって、立体原画像と平面原画像とが観察できる。したがって、２つの画像が記録面の全領域にわたって重複して記録されているという印象を与えることができるが、実際には、立体原画像が記録されている領域の面積は記録面全体の半分であり、平面原画像が記録されている領域の面積も記録面全体の半分である。このため、再生像の明るさは、いずれも本来の半分になってしまう。

そこで本発明は、同一の媒体上に立体原画像と平面原画像との双方を重畳して記録することができ、しかも明るい再生像を得ることができるホログラム記録媒体を実現する方法を提供することを目的とする。

(1) 本発明の第１の態様は、ホログラム記録媒体の製造方法において、
三次元空間上に定義された立体原画像を示すデータを用意する立体原画像準備段階と、
二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合からなる平面原画像を示すデータを用意する平面原画像準備段階と、
平面原画像に基づいて、記録面上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する単位領域設定段階と、
同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、記録面上に設定された各単位領域内に所定密度で演算点を定義する演算点定義段階と、
記録面上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルを定義するセル定義段階と、
立体原画像と記録面とを同一の三次元空間内に配置し、記録面に対して所定の参照光を定義する演算条件設定段階と、
記録面上に定義された各演算点の位置について、立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める干渉波強度演算段階と、
セル定義段階で定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分けるセル分割段階と、
記録面に対応する対応面をもった物理的媒体を用意し、対応面に対して加工を施し、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにする媒体加工段階と、
を行うようにしたものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、同一の単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義するようにしたものである。

(3) 本発明の第３の態様は、上述の第２の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、同一の属性値をもった単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義するようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述の第１の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、各演算点をその中心位置に含むセルを定義するようにしたものである。

(5) 本発明の第５の態様は、上述の第１の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
演算点定義段階で、記録面上にＸＹ座標系を定義し、各単位領域内に、Ｘ軸に平行な格子線を一定ピッチで配置するとともに、Ｙ軸に平行な格子線を一定ピッチで配置することにより、縦横に交差する格子線からなる格子をそれぞれ定義し、このとき、同一の属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチが同一となり、かつ、Ｙ軸に平行な格子線のピッチも同一となるようにし、異なる属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチおよびＹ軸に平行な格子線のピッチのいずれか一方または双方が異なるようにし、個々の格子の格子点位置にそれぞれ演算点を定義するようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述の第５の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチＰｙに等しい矩形状のセルを定義するようにしたものである。

(7) 本発明の第７の態様は、上述の第６の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
平面原画像準備段階で、それぞれ所定の画素値をもつ多数の画素の配列からなる平面原画像を示すデータを用意し、
単位領域設定段階で、平面原画像の画素配列に対応した画素配列を記録面上に形成し、記録面上において、同一の画素値をもった隣接画素の集合体によって１つの単位領域を設定するようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述の第７の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
平面原画像準備段階で、第１の画素値をもつ画素と第２の画素値をもつ画素との集合体からなる二値画像を示すデータを用意し、
単位領域設定段階で、記録面上において、第１の画素値をもった隣接画素の集合体からなる単位領域と、第２の画素値をもった隣接画素の集合体からなる単位領域と、を設定するようにしたものである。

(9) 本発明の第９の態様は、上述の第７または第８の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
単位領域設定段階で、記録面上に形成される画素のＸ軸方向の寸法を画素幅Ｂｘ、Ｙ軸方向の寸法を画素幅Ｂｙとしたときに、
演算点定義段階で、各単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘの公倍数が画素幅Ｂｘと等しくなり、Ｙ軸方向のピッチＰｙの公倍数が画素幅Ｂｙと等しくなるように、演算点の定義を行うようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、上述の第５の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
平面原画像準備段階で、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第１の平面原画像を示すデータと、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第２の平面原画像を示すデータと、を用意し、
単位領域設定段階で、記録面上に、第１の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、第２の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、を重ね、重ねられた各領域の輪郭線で囲まれた個々の閉領域を新たな単位領域と定義し、記録面上の各位置について、第１の平面原画像および第２の平面原画像の双方について絵柄属性が定義されている場合には第１の属性値を与え、第１の平面原画像については絵柄属性が、第２の平面原画像については背景属性が、それぞれ定義されている場合には第２の属性値を与え、第１の平面原画像については背景属性が、第２の平面原画像については絵柄属性が、それぞれ定義されている場合には第３の属性値を与え、第１の平面原画像および第２の平面原画像の双方について背景属性が定義されている場合には第４の属性値を与えることにより、記録面上に第１〜第４のいずれかの属性値をもった複数の単位領域を設定し、
演算点定義段階で、Ｘ軸方向のピッチとして、ピッチＰｘ１およびピッチＰｘ２の２通りのピッチを定め、Ｙ軸方向のピッチとして、ピッチＰｙ１およびピッチＰｙ２の２通りのピッチを定め、第１の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、第２の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行い、第３の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、第４の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行うようにしたものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、上述の第１０の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチに等しい矩形状のセルを定義するようにしたものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、上述の第５〜第１１の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
演算点定義段階で、演算点のＸ軸方向のピッチおよびＹ軸方向のピッチを、０．１μｍ〜５μｍの範囲に設定するようにしたものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述の第１〜第１２の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
演算条件設定段階で、ＸＹＺ三次元座標空間に立体原画像を配置し、この座標空間のＸＹ平面上に記録面を配置し、この記録面に対して所定の入射角θをもってＹＺ平面に平行な方向から入射する平面波を参照光として定義するようにしたものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述の第１〜第１３の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
干渉波強度演算段階で、立体原画像の各部から放出された物体光の広がり角度に所定の制限を課した状態で干渉波の強度演算を行うようにしたものである。

(15) 本発明の第１５の態様は、上述の第１〜第１４の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル分割段階で、セルの中心部に干渉波強度に応じた面積をもった第１の光学領域が位置し、その周囲に第２の光学領域が位置するように、セルの分割を行うようにしたものである。

(16) 本発明の第１６の態様は、上述の第１〜第１４の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
セル定義段階で、矩形状のセルを定義し、
セル分割段階で、「セルの縦幅と等しい縦幅を有し、干渉波強度に応じた横幅を有する矩形」をセルの横方向に関する中央位置に配置し、当該矩形の内部を第１の光学領域とし、当該矩形の外部を第２の光学領域とするようにしたものである。

(17) 本発明の第１７の態様は、上述の第１〜第１６の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
媒体加工段階で、第１の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性と、第２の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性とが異なるように、物理的媒体の対応面に対して加工を施すようにしたものである。

(18) 本発明の第１８の態様は、上述の第１７の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
媒体加工段階で、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について、その表層部分の材質を変化させる加工もしくはその表層部分に付加的な材料層を形成する加工を施すようにしたものである。

(19) 本発明の第１９の態様は、上述の第１〜第１６の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
媒体加工段階で、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について溝堀加工を施すことにより、凹凸構造を形成し、この凹凸構造によって、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにしたものである。

(20) 本発明の第２０の態様は、上述の第１９の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法において、
媒体加工段階で、物理的媒体の対応面に対して電子線描画装置を用いたリソグラフィ工程を含む加工を施すことにより、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、多数の物理的媒体を複製するようにしたものである。

(21) 本発明の第２１の態様は、所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域内にそれぞれ単位領域ごとに固有の密度で演算点を定義し、各演算点における干渉波強度を演算によって求め、各演算点の位置に、当該演算点について求められた干渉波強度を光学的に記録するようにしたものである。

(22) 本発明の第２２の態様は、所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域には複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであれば密度も同じになり、属性が異なれば密度も異なるように、それぞれ属性に応じた固有の密度で演算点を定義し、各演算点における干渉波強度を演算によって求め、各演算点の位置に、当該演算点について求められた干渉波強度を光学的に記録するようにしたものである。

(23) 本発明の第２３の態様は、所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域には複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであればピッチも同じになり、属性が異なればピッチも異なるように、それぞれ属性に応じた固有のピッチでセルを規則的に配置し、
各セル内の代表位置における干渉波強度を演算によって求め、各セルを、当該セルについて求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分け、
記録面に対応する対応面上において、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示す物理的媒体を作成するようにしたものである。

(24) 本発明の第２４の態様は、上述の第１〜第２０の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法における単位領域設定段階、演算点定義段階、セル定義段階、演算条件設定段階、干渉波強度演算段階、セル分割段階を、専用プログラムを組み込んだコンピュータに実行させるようにしたものである。

(25) 本発明の第２５の態様は、上述の第１〜第２３の態様に係るホログラム記録媒体の製造方法によって、物理的なホログラム記録媒体を製造するようにしたものである。

(26) 本発明の第２６の態様は、ホログラム記録媒体の製造装置において、
三次元空間上に定義された立体原画像を示すデータを格納する立体原画像データ格納部と、
二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合からなる平面原画像を示すデータを格納する平面原画像データ格納部と、
平面原画像に基づいて、記録面上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する単位領域設定部と、
同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、記録面上に設定された各単位領域内に所定密度で演算点を定義する演算点定義部と、
記録面上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルを定義するセル定義部と、
立体原画像と記録面とを同一の三次元空間内に配置し、記録面に対して所定の参照光を定義する演算条件設定部と、
記録面上に定義された各演算点の位置について、立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める干渉波強度演算部と、
セル定義部が定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分けるセル分割部と、
記録面上に定義されている個々のセルの第１の光学領域の部分と第２の光学領域の部分とが互いに異なる領域であることを示す二値画像のデータを出力する二値画像出力部と、
を設けるようにしたものである。

(27) 本発明の第２７の態様は、ホログラム記録媒体において、
媒体表面に、多数の微小要素が配置されており、微小要素の内部は第１の光学特性を示し、微小要素の外部は第２の光学特性を示し、
各微小要素は、いずれも媒体表面上の特定方向に沿った列をなすように配置されており、同一の列上に並んで配置されている微小要素の各中心点を、特定方向に連結することにより得られる格子線による光の回折現象によって所定の平面原画像が再生され、
媒体表面上における微小要素の面積分布によって構成される干渉縞による光の回折現象によって所定の立体原画像が再生されるようにしたものである。

(28) 本発明の第２８の態様は、ホログラム記録媒体において、
媒体表面に、所定の平面原画像を構成する複数の単位領域が形成されており、各単位領域には、多数の微小要素が単位領域ごとに固有のピッチで規則的に配置されており、微小要素の内部は第１の光学特性を示し、微小要素の外部は第２の光学特性を示し、
媒体表面上における微小要素の面積分布により、所定の立体原画像を再生可能な干渉縞が形成されているようにしたものである。

(29) 本発明の第２９の態様は、上述の第２８の態様に係るホログラム記録媒体において、
媒体表面に、所定の平面原画像の絵柄部分を構成する第１属性の単位領域と、平面原画像の背景部分を構成する第２属性の単位領域と、が設けられており、第１属性の単位領域には、多数の微小要素が第１のピッチで規則的に配置されており、第２属性の単位領域には、多数の微小要素が第２のピッチで規則的に配置されているようにしたものである。

(30) 本発明の第３０の態様は、上述の第２７〜第２９の態様に係るホログラム記録媒体において、
微小要素の配置ピッチを、０．１μｍ〜５μｍの範囲に設定するようにしたものである。

(31) 本発明の第３１の態様は、上述の第２７〜第３０の態様に係るホログラム記録媒体において、
微小要素を媒体の表層部分に形成された溝によって構成するようにしたものである。

本発明に係るホログラム記録媒体では、記録面上に多数の微小要素が配置されており、この微小要素の配置ピッチにより平面原画像が表現され、微小要素の面積分布により立体原画像の再生に必要な干渉縞が形成される。このため、同一の媒体上に立体原画像と平面原画像との双方を重畳して記録することができ、しかも明るい再生像を得ることができる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。

＜＜＜ §１．本発明に係るホログラム記録媒体の特徴 ＞＞＞
本発明の特徴は、図１の概念図に示されているように、立体原画像１０と平面原画像２０とを同一の記録媒体３０上に重畳して記録する点にある。立体原画像１０は、三次元空間上に定義された画像であり、ここでは説明の便宜上、図示のような「ピラミッドと球を並べてなる立体像」を立体原画像１０として用いる例を述べることにする。一方、平面原画像２０は、二次元平面上に定義された画像であり、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合から構成されている。ここでは説明の便宜上、図示のような「星マークおよびＯＫなる文字」を平面原画像２０として用いる例を述べることにする。この場合、「星マークおよびＯＫなる文字」の内部の領域が第１の属性値（絵柄属性）をもつ領域になり、外部の領域が第２の属性値（背景属性）をもつ領域になる。

なお、図１では、記録媒体３０の内部に波形ハッチングを施しているが、これは、記録媒体３０上に各画像が干渉縞もしくは回折格子として記録されていることを模擬的に示すためのものである。

本発明に係るホログラム記録媒体３０には、立体原画像１０と平面原画像２０とが重畳して記録されているため、観察条件に応じて、これらの画像を選択的に、あるいは両画像を融合させた状態で観察することが可能である。図２は、図１に示すホログラム記録媒体３０に与える再生用照明光の照射方向を変えることにより、再生像が変化する様子を示す図である。ここでは、ホログラム記録媒体３０を正面方向から観察した例が示されている。すなわち、図２(a) に示すように、記録媒体３０の上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、立体原画像１０が再生像として観察され、図２(b) に示すように、記録媒体３０の横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、平面原画像２０が再生像として観察される。

なお、本願において「記録媒体の上方から再生用照明光Ｌを照射する」という意味は、図２(a) に示すように、記録媒体３０を正面から観察した状態において、再生用照明光Ｌの光束が図の上方から入射するように見える状態を意味する。実際には、再生用照明光Ｌは、記録媒体３０の表面に対して所定の入射角θをなす方向から斜めに入射することになる（たとえば、後述する図１８に示す観察環境参照）。同様に、本願において「記録媒体の横方向から再生用照明光Ｌを照射する」という意味は、図２(b) に示すように、記録媒体３０を正面から観察した状態において、再生用照明光Ｌの光束が図の左方（もしくは右方）から入射するように見える状態を意味する。この場合も、実際には、再生用照明光Ｌは、記録媒体３０の表面に対して所定の入射角θをなす方向から斜めに入射することになる。

もちろん、実環境で記録媒体３０を観察する場合、再生用照明光Ｌの照射条件は、図２に示すような画一的なものにはならない。たとえば、室内で記録媒体３０を観察する場合であれば、窓からの太陽光や照明器具からの直接照明光だけでなく、壁や家具などからの反射光も記録媒体３０に照射されるため、実際の照明環境は極めて複雑なものになる。したがって、図２(a) に示すように立体原画像１０のみが観察されたり、図２(b) に示すように平面原画像２０のみが観察されたりすることは、むしろ稀であり、通常は両画像が同時に観察されることになる。

ただ、観察者が記録媒体３０を手に保持した状態で、向きや角度を変えることにより、主に立体原画像１０が観察される状態が得られたり、主に平面原画像２０が観察される状態が得られたりするので、観察者から見れば、観察条件によって、２通りの再生像が得られることになる。

このように、立体原画像１０と平面原画像２０とが重畳して記録されているホログラム記録媒体３０は、非常に信頼性の高い偽造防止用シールとして利用することが可能である。たとえば、図１に示す記録媒体３０をクレジットカード用の偽造防止用シールとして利用した場合、主たるモチーフとなる「ピラミッドと球を並べてなる立体像」の中に、「星マークおよびＯＫなる文字」が潜像として埋め込まれていることになるので、この「星マークおよびＯＫなる文字」が偽造防止用のいわば「透かし」としての機能を果たすことになる。観察者は、図２(a) に示すように、主たるモチーフとなる立体像を確認するとともに、クレジットカードの向きや角度を変え、図２(b) に示すように、「透かし」として機能する潜像の存在を確認することができるので、真偽の判別をより厳格に行うことができる。

既に述べたとおり、立体原画像と平面原画像とを同一の記録媒体上に重畳して記録する方法の一形態は、前掲の特許文献１，２に開示されている。図３は、特許文献１（特開２００１−０８３８６６号公報）に開示されている重畳記録方法の基本概念を示すための記録面の平面図である。図示の例では、媒体３０上の記録面は、立体原画像記録領域Ａ１１と平面原画像記録領域Ａ１２との２つの領域に分割されている（各領域の相違を示すために、領域ごとに異なるハッチングを施して示す）。そして、立体原画像記録領域Ａ１１には、立体原画像がホログラムの干渉縞として記録され、平面原画像記録領域Ａ１２には、平面原画像が回折格子パターンとして記録されることになる。

しかしながら、この方法では、立体原画像を記録した領域Ａ１１と平面原画像を記録した領域Ａ１２とを隣接配置した媒体が得られるだけであり、同一の記録媒体３０上に両画像が重畳して記録されるわけではない。このため、三次元の立体像内に二次元の潜像が埋め込まれた効果を得ることはできない。

一方、図４は、特許文献２（特開２００１−１０９３６２号公報）に開示されている重畳記録方法の基本概念を示すための記録面の平面図である。図示の例では、媒体３０上の記録面は、横方向に細長い多数の短冊状領域に分割されている。そして、たとえば、奇数番目の短冊状領域Ａ２１には立体原画像の記録を行い、偶数番目の短冊状領域Ａ２２には平面原画像の記録を行う、という手法を採れば、立体原画像と平面原画像との双方を同一の媒体上に記録することができる（図４では、奇数番目の領域と偶数番目の領域とに異なるハッチングを施して示してある）。

この図４に示す方法では、隣接配置された多数の短冊状領域に、立体原画像と平面原画像とが交互に記録されることになるため、記録媒体全体にわたって、立体原画像と平面原画像とが観察できる。したがって、２つの画像が記録面の全領域にわたって重複して記録されているという印象を与えることができる。しかしながら、立体原画像が記録されている領域の面積は記録面全体の半分であり、平面原画像が記録されている領域の面積も記録面全体の半分であるため、再生像の明るさは、いずれも本来の半分になってしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、同一の媒体上に立体原画像と平面原画像との双方を重畳して記録することができ、しかも明るい再生像を得ることができるホログラム記録媒体を実現する方法を提供するものである。

＜＜＜ §２．一般的な計算機合成ホログラムの製造方法 ＞＞＞
図５は、光学的に干渉縞として立体像を記録する一般的なホログラフィーの手法を示す斜視図である。実在の物体１０からなる立体原画像を記録媒体３０上に記録する場合、この物体１０を参照光Ｒと同一波長の光（通常は、レーザ光）で照らし、物体１０からの物体光と参照光Ｒとによって記録媒体３０上に形成される干渉縞を記録することになる。ここでは、記録媒体３０上にＸＹ座標系を定義し、座標（ｘ，ｙ）に位置する任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）に着目すると、この点Ｐ（ｘ，ｙ）には、物体１０上の各点Ｏ（１），Ｏ（２），...，Ｏ（ｋ），...，Ｏ（Ｋ）からの各物体光と参照光Ｒとの干渉によって得られる干渉波の強度が記録されることになる。記録媒体３０上の別な点Ｐ（ｘ′，ｙ′）にも、同様に、各点からの物体光と参照光Ｒとの干渉によって得られる干渉波の強度が記録されるが、光の伝播距離が異なるため、点Ｐ（ｘ，ｙ）に記録される干渉波強度と点Ｐ（ｘ′，ｙ′）に記録される干渉波強度とは異なる。

このようにして、記録媒体３０上には、干渉波の強度分布がホログラム干渉縞として記録されることになり、このホログラム干渉縞が、物体１０の立体像としての情報をもつことになる。再生時には、参照光Ｒと同一波長の再生用照明光を参照光Ｒと同一方向（もしくは、記録媒体３０に関して面対称となる方向）から照射することにより、物体１０の立体再生像が得られる。

光学的な方法により、記録媒体３０上に干渉縞を記録するには、記録媒体３０として感光性材料を用いることになり、干渉縞は記録媒体３０上の濃淡パターンとして記録されることになる。一方、計算機合成ホログラムの手法を利用する場合には、この図５に示す光学系で生じる現象を、コンピュータ上でシミュレーションすればよい。具体的には、実在の物体１０や記録媒体３０の代わりに、コンピュータ上の仮想三次元空間内において、立体原画像１０および記録面３０を定義し、立体原画像１０上に多数の点光源Ｏ（１），Ｏ（２），...，Ｏ（ｋ），...，Ｏ（Ｋ）を定義する。そして、各点光源について、所定の波長、振幅、位相をもった物体光（球面波）を定義し、更に、この物体光と同一波長をもった参照光を定義する。一方、記録面３０上に、多数の演算点Ｐ（ｘ，ｙ）を定義し、個々の演算点の位置に到達する物体光の合成波と参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める。こうして、記録面３０上には、演算によって干渉波の強度分布（干渉縞）が求まるので、この強度分布を物理的な記録媒体上に、濃淡分布あるいは凹凸分布として記録すれば、物理的なホログラム記録媒体を作成することができる。

図６は、記録面３０上の演算点Ｐ（ｘ，ｙ）における干渉波強度を演算するための具体的な演算式の一例を示す図である。たとえば、図示のような点光源Ｏと記録面３０とが定義されている場合に、記録面３０上の演算点Ｐ（ｘ，ｙ）に到達した物体光の振幅と位相がどのように計算されるかを考えてみよう。一般に、振幅と位相とを考慮した波動は、
Ａ cos θ ＋ ｉ Ａ sin θ
なる複素関数で表現される（ｉは虚数単位）。ここで、Ａが振幅を示すパラメータであり、θが位相を示すパラメータである。そこで、点光源Ｏから発せられる物体光を、上記複素関数で定義すれば、代表点Ｐ（ｘ，ｙ）の位置における物体光は、
Ａ／ｒ・ cos （θ＋２πｒ／λ）
＋ ｉ Ａ／ｒ・ sin （θ＋２πｒ／λ）
なる複素関数で表される。ここで、ｒは、点光源Ｏと演算点Ｐ（ｘ，ｙ）との距離であり、λは物体光の波長である。物体光の振幅は距離ｒが大きくなるにしたがって減衰し、位相は距離ｒと波長λとの関係で決定される。

立体原画像１０の情報を記録面３０上に記録するには、図５の斜視図に示されているように、立体原画像１０上に多数の点光源Ｏ（１），Ｏ（２），...，Ｏ（ｋ），...，Ｏ（Ｋ）を定義し、記録面３０上の各演算点位置において、各点光源から発せられる物体光の合成波と参照波Ｒとの干渉によって得られる干渉波の振幅を、上述した演算式を利用した演算によって求めればよい。このような具体的な演算自体は既に公知の技術であるため、ここでは詳しい説明は省略する。

なお、ここでは立体原画像１０上に多数の点光源を定義した例を示したが、物体光を発する光源は必ずしも点光源にする必要はなく、線光源や面光源にしてもかまわない。線光源や面光源を用いた場合の干渉波強度演算の手法も既に公知の技術であるため、ここでは詳しい説明は省略する。

ところで、感光性材料からなる記録媒体３０を用いて、光学的な干渉縞を記録する一般的なホログラフィーの手法を採れば、記録媒体３０上にアナログ的に連続した干渉縞パターンが得られるが、計算機合成ホログラムの場合、上述したとおり、干渉波強度は特定の演算点の位置についてのみ演算されるので、記録面３０上には干渉波強度の離散的な分布が得られることになり、実際の記録媒体上には、この離散的な干渉波強度分布が光学的に認識可能な態様で記録されることになる。

図７は、図５に示す光学的現象をコンピュータ上でシミュレートする上で、記録面３０上に定義される演算点ＰおよびセルＣを示す平面図である。図示の例では、横方向（Ｘ軸方向）に一定ピッチＰｘ、縦方向（Ｙ軸方向）に一定ピッチＰｙで、多数の演算点Ｐ（黒丸で示す）が格子状に配置された状態が示されている。光学的な干渉縞を記録するためには、演算点ＰのピッチＰｘ，Ｐｙは、光の波長程度のオーダーに設定する必要がある。図示の例では、Ｐｘ＝０．４μｍ、Ｐｙ＝０．２μｍに設定されている。

演算点の配置は、必ずしも縦横の格子状にする必要はないが、実用上は、図７に示す例のように、ＸＹ平面上に置かれた記録面３０上に、横格子線を一定ピッチＰｙで配置し、縦格子線を一定ピッチＰｘで配置し（図７には、格子線自体は図示されていない）、両格子線の交点（格子点）位置に、各演算点Ｐを定義するのが好ましい。結局、記録面３０上には多数の演算点Ｐが行列状に配置されることになるので、ここでは、第ｉ行第ｊ列目の演算点をＰ（ｉ，ｊ）と記すことにする。

図示のとおり、個々の演算点Ｐについて、当該演算点Ｐを内包する図形としてセルＣが定義されている。たとえば、第ｉ行第ｊ列目の演算点Ｐ（ｉ，ｊ）を内包する図形としては、セルＣ（ｉ，ｊ）が定義されている。図７の下段には、このセルＣ（ｉ，ｊ）の拡大図を示す。ここに示す例では、各セルＣは、記録面３０を隙間なく埋め尽くすことが可能な矩形から構成されている。そのため、セルＣ（ｉ，ｊ）は、その横幅が演算点の横方向ピッチＰｘに等しい０．４μｍに設定され、縦幅が演算点の縦方向ピッチＰｙに等しい０．２μｍに設定され、その中心に演算点Ｐ（ｉ，ｊ）がくるような矩形になっている。演算点Ｐ（ｉ，ｊ）が、幾何学的な点であるのに対して、セルＣ（ｉ，ｊ）は、所定の面積をもった閉領域であり、干渉縞を物理的に記録する役割を果たす。

既に述べたとおり、図５に示す光学的現象をコンピュータ上でシミュレートすることにより、図７に示す個々の演算点Ｐの位置について、それぞれ干渉波強度Ａが求められる。ここでは、演算点Ｐ（ｉ，ｊ）について算出された干渉波強度をＡ（ｉ，ｊ）と記す。この干渉波強度Ａ（ｉ，ｊ）は、単なる数値であるが、記録面３０上には、この干渉波強度Ａの分布を光学的な干渉縞として記録する必要がある。そこで、ここでは、その一例として、この干渉縞を黒と白との濃淡模様として表現する例を説明しよう。

いま、図８(a) 〜(e) に示すような５種類のセルパターンを用意する。これらのセルパターンは、いずれも図７に示すセルＣ（ｉ，ｊ）と同一形状、同一サイズの矩形状の輪郭をもつパターンであり、黒い領域（図では斜線ハッチングの部分として示す）と白い領域（図では白地の部分として示す）とによって構成されている。各セルパターンの横幅はいずれも０．４μｍであるが、黒い領域の横幅は、それぞれ０μｍ，０．１μｍ，０．２μｍ，０．３μｍ，０．４μｍに設定されており、セルの全面積に対する黒い領域の面積比率は、それぞれ０％，２５％，５０％，７５％，１００％になっている。

ここで、セルＣ（ｉ，ｊ）については、その中心に位置する演算点Ｐ（ｉ，ｊ）について算出された干渉波強度Ａ（ｉ，ｊ）の値に応じて、図８(a) 〜(e) の５種類のセルパターンのいずれか１つを選択するようにする。具体的には、干渉波強度Ａ（ｉ，ｊ）が大きければ大きい程、黒い領域の面積が大きくなるような選択を行うようにすればよい（あるいは、逆に、黒い領域の面積が小さくなるような選択でもよい）。たとえば、多数の演算点について算出された干渉波強度Ａのフルレンジが０〜１００となるような規格化を行い、０≦Ａ＜２０の場合は図８(a) のセルパターン、２０≦Ａ＜４０の場合は図８(b) のセルパターン、４０≦Ａ＜６０の場合は図８(c) のセルパターン、６０≦Ａ＜８０の場合は図８(d) のセルパターン、８０≦Ａ≦１００の場合は図８(e) のセルパターンをそれぞれ選択すればよい。

記録面３０上には、図７の上段に示すように、多数のセルＣが配列されることになるが、個々のセルＣ内に、その演算点Ｐについて算出された干渉波強度Ａに応じたセルパターンを選択して割り付けるようにすれば、記録面３０上には、黒い領域と白い領域との分布として濃淡模様が形成される。この濃淡模様は、図５に示す光学的現象のシミュレーション結果として、記録面３０上に得られる干渉波強度分布を示すホログラム干渉縞である。したがって、この濃淡模様を物理的媒体上に形成すれば、当該媒体は、立体原画像１０が記録されたホログラム記録媒体になる。

なお、図８に示す例では、５種類のセルパターンを用意したため、干渉波強度Ａの値を５段階に量子化した上で、対応するセルパターンの選択を行うことになる。もちろん、量子化の段階をより多くすれば、干渉波強度Ａをより正確にセルに記録することが可能になるが、実用上は、黒い領域や白い領域を形成する技術における寸法精度（画像の解像度）には限界があるため、量子化の段階数には技術的限界がある。たとえば、電子線を走査して黒い領域を描画する場合、一般的な電子線描画装置の解像度の限界は０．１μｍ程度であるので、現時点では、図８に示す例のように、黒い領域の幅を０．１μｍ刻みで増加させることにより、５種類のセルパターンを用意するのが技術的限界である。

以上、説明の便宜上、図８に示す各セルパターンが、黒い領域と白い領域とによって構成されているものとし、記録面３０上に白黒の濃淡模様としてホログラム干渉縞を記録する例を述べた。しかしながら、ホログラム干渉縞は、必ずしも白黒の濃淡模様として記録する必要はなく、互いに光学的特性が異なる２つの微小な光学領域の混在模様として記録することができれば足りる。

図８に示す各セルパターンは、結局、１つのセルＣを、図に斜線ハッチングの部分として示す第１の光学領域と、白地の部分として示す第２の光学領域とに分割する分割態様のバリエーションを示していることなる。１つのセルＣは、その演算点Ｐについて求められた干渉波強度Ａに応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分けられる。そして、記録面３０に対応する対応面をもった物理的媒体上では、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すような加工が施されていればよい。具体的には、反射型のホログラム記録媒体であれば、第１の光学領域に対応する領域の光学的反射特性と第２の光学領域に対応する領域の光学的反射特性とが異なるようになっていれば足り、透過型のホログラム記録媒体であれば、第１の光学領域に対応する領域の光学的吸収特性（光学的透過特性）と第２の光学領域に対応する領域の光学的吸収特性（光学的透過特性）とが異なるようになっていれば足りる。

物理的媒体表面の光学的反射特性や光学的吸収特性を異ならせる具体的な方法としては、その表層部分の材質を変化させる加工を施したり（たとえば、第１の光学領域に対応する部分だけ変質させる加工を施せばよい）、その表層部分に付加的な材料層を形成する加工を施したり（たとえば、第１の光学領域に対応する部分にインキ層や金属層などを付着させる加工を施せばよい）する方法を利用することができる。

あるいは、物理的媒体表面に凹凸構造を形成し、反射光もしくは透過光に光路差を生じさせることにより、第１の光学領域に対応する領域の光学特性と第２の光学領域に対応する領域の光学特性とを異ならせることも可能である。具体的には、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について溝堀加工を施すことにより、凹凸構造を形成すればよい。この場合、第１の光学領域に対応する領域を反射もしくは透過する光と、第２の光学領域に対応する領域を反射もしくは透過する光との間に光路差が生じ、位相変調が行われることになる。

図９は、図７に示す１つのセルＣを構成するための物理的媒体の一部をなすブロック（１セルに対応するブロック）の一例を示す斜視図である。このブロックＭ（ｉ，ｊ）は、Ｄ１×Ｄ２×Ｄ３という寸法をもったほぼ直方体の構造をなす。このブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面が、記録面３０に対応した面になる。したがって、図７に示すセルＣ（ｉ，ｊ）をブロックＭ（ｉ，ｊ）によって構成するためには、図示の寸法を、Ｄ１＝Ｐｘ＝０．４μｍ、Ｄ３＝Ｐｙ＝０．２μｍに設定すればよい。なお、寸法Ｄ２は、物理的媒体の厚みを決める寸法ということになるので、必要な媒体の厚みに応じた寸法に設定すればよい。

ブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面には、図示のとおり溝Ｇが形成されている。溝Ｇの奥行き寸法Ｇ３は、ブロックＭ（ｉ，ｊ）の寸法Ｄ３と等しい。溝Ｇの深さ寸法Ｇ２は、上面Ｓ１（溝の底面：第１の光学領域）と上面Ｓ２（溝が形成されていない本来のブロック上面：第２の光学領域）とについて、光学特性の相違（位相変調に必要な光路差）が得られるのに十分な値に設定すればよい。具体的には、透過型のホログラム記録媒体において、たとえば、ブロックＭ（ｉ，ｊ）の下方から再生用照明光を照射し、上方へと通過する透過光を観察する場合、面Ｓ１から観察される光に比べて、面Ｓ２から観察される光の方が、ブロックＭ（ｉ，ｊ）を構成する材質中を伝播した光路長がＧ２だけ長くなるので、これに応じた位相差が生じることになる。したがって、ブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面を記録面として把握すれば、第１の光学領域と第２の光学領域との間に、光学特性の相違が生じることになる。一方、反射型のホログラム記録媒体として利用する場合は、たとえば、ブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面全面（面Ｓ１および面Ｓ２の双方）に反射層を形成すればよい。上面から再生用照明光を照射して反射光を上面から観察する場合（あるいは、下面から再生用照明光を照射して反射光を下面から観察する場合でもよい）、面Ｓ１で反射して観察される光と面Ｓ２で反射して観察される光との間には、２×Ｇ２に相当する光路差（位相差）が生じるので、やはり第１の光学領域と第２の光学領域との間に、光学特性の相違が生じることになる。

光路差に基づいて位相変調を行う場合、位相差が１／２になるようにすると、回折効率が最も高くなるので好ましい。したがって、溝Ｇの深さ寸法Ｇ２の理想的な値は、具体的には、次のような計算によって求めることができる。まず、下面側からきた再生用照明光を下面側に反射させる反射型のホログラム記録媒体の場合、面Ｓ１で反射した光と面Ｓ２で反射した光の位相差は、ブロックＭ（ｉ，ｊ）を構成する材料の屈折率をｎ、光の空気中での波長をλとすると、位相差＝２×Ｇ２×ｎ／λとなる。ここで、屈折率として、一般的な樹脂の屈折率ｎ＝１．５を用い、波長としてλ＝６００ｎｍを用いて計算すれば、位相差を１／２にするための溝Ｇの深さ寸法は、Ｇ２＝０．１μｍとなる。波長λとして、可視光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲を考えると、Ｇ２＝０．０６〜０．１３μｍ程度に設定すればよい。一方、透過型のホログラム記録媒体の場合、面Ｓ１を透過した光と面Ｓ２を透過した光の位相差は、Ｇ２×（ｎ−１）／λとなる。やはり屈折率ｎ＝１．５、波長λ＝６００ｎｍとして、位相差を１／２にするための溝Ｇの深さ寸法を計算すると、Ｇ２＝０．６μｍとなる。波長λとして、可視光の波長域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲を考えると、Ｇ２＝０．３８〜０．７８μｍ程度に設定すればよい。

一方、溝Ｇの幅の寸法Ｇ１は、各セルＣに記録すべき干渉波強度Ａに応じて決定される。別言すれば、図９に示すブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面のバリエーションが、図８(a) 〜(e) のセルパターンに対応することになり、溝Ｇの幅の寸法Ｇ１は、図８に示すセルパターンにおける斜線ハッチングの部分（第１の光学領域）の幅に対応する。要するに、図８に示す各セルパターンにおける斜線ハッチングの部分（第１の光学領域）は、物理的なブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面に掘られた溝Ｇの底面Ｓ１として具現化され、白地の部分（第２の光学領域）は、物理的なブロックＭ（ｉ，ｊ）の溝Ｇが掘られていない残りの上面Ｓ２として具現化される。

結局、図８(a) に示すセルパターンが選択されたセル（０≦Ａ＜２０の範囲内の干渉波強度Ａを記録すべきセル）は、溝Ｇが全く形成されていないブロックによって具現化され、図８(b) に示すセルパターンが選択されたセル（２０≦Ａ＜４０の範囲内の干渉波強度Ａを記録すべきセル）は、上面に幅Ｇ１＝０．１μｍの溝Ｇが掘られたブロックによって具現化され、図８(c) に示すセルパターンが選択されたセル（４０≦Ａ＜６０の範囲内の干渉波強度Ａを記録すべきセル）は、上面に幅Ｇ１＝０．２μｍの溝Ｇが掘られたブロックによって具現化され、図８(d) に示すセルパターンが選択されたセル（６０≦Ａ＜８０の範囲内の干渉波強度Ａを記録すべきセル）は、上面に幅Ｇ１＝０．３μｍの溝Ｇが掘られたブロックによって具現化され、図８(e) に示すセルパターンが選択されたセル（８０≦Ａ≦１００の範囲内の干渉波強度Ａを記録すべきセル）は、上面に幅Ｇ１＝０．４μｍの溝Ｇが掘られたブロック（上面全面に溝が掘られたブロック）によって具現化されることになる。

前述したように、このようなブロックが、記録面３０上の各セルＣの位置に、その上面（面Ｓ２）が記録面３０上にくるように配置される。物理的なホログラム記録媒体は、このようなブロックの集合体によって構成されるので、その上面は、多数の溝Ｇが形成された凹凸構造をなす。この凹凸構造の凹部が第１の光学領域であり、凸部が第２の光学領域である。もちろん、実際には、図９に示すような個々のブロックを個別に作成するわけではなく（図９のブロックＭ（ｉ，ｊ）は、セルの概念を示す仮想のものである）、シート状の物理的媒体の表面に、上記凹凸構造を何らかの方法で形成する加工プロセスが実行されることになる。

＜＜＜ §３．本発明の基本概念 ＞＞＞
さて、§２では、一般的な計算機合成ホログラムの製造方法を、図示する具体例に即して述べた。この§２で述べた製造方法自体は既に公知の方法であるが、本発明のそもそもの発端は、この公知の方法において、演算点Ｐの分布密度を領域ごとに変えることにより、ホログラム干渉縞として記録されている立体原画像とは別に、平面原画像の記録が可能になるのではないか、との着想を得たことにある。

§２で述べた方法を実施するには、図７の上段に示すように、記録面３０上に所定ピッチで多数の演算点Ｐを定義し、各演算点Ｐの位置における干渉波強度Ａを演算によって求める必要がある。図７に示す例では、各演算点Ｐは、横方向には一定ピッチＰｘで並び、縦方向には一定ピッチＰｙで並んだ規則正しい格子配列をとっている。

これに対して、図１０に示すような演算点配列を考えてみよう。この図は、図７と同様に、記録面３０上に定義された演算点およびセルの配列を示すものであるが、破線より左側の領域（以下、単位領域Ｕ１と呼ぶ）と、破線より右側の領域（以下、単位領域Ｕ２と呼ぶ）とでは、配列の条件が異なっている。すなわち、単位領域Ｕ１では、図７に示す例と同様に、横方向ピッチ０．４μｍ、縦方向ピッチ０．２μｍで各演算点Ｐ１が配列されており、各演算点Ｐ１が中心となるように、横幅０．４μｍ、縦幅０．２μｍの矩形からなるセルＣ１が配置されている。ところが、単位領域Ｕ２では、横方向ピッチ０．６μｍ、縦方向ピッチ０．２μｍで各演算点Ｐ２が配列されており、各演算点Ｐ２が中心となるように、横幅０．６μｍ、縦幅０．２μｍの矩形からなるセルＣ２が配置されている。

このように、単位領域Ｕ１とＵ２には、いずれも行列状に多数の演算点が配置され、個々の演算点位置にセルが配置されているが、両者ではそのピッチが異なっている。具体的には、縦方向のピッチはいずれも０．２μｍと同一であるが、横方向のピッチは、単位領域Ｕ１については０．４μｍであるのに対し、単位領域Ｕ２については０．６μｍとなっている。その結果、単位領域Ｕ１とＵ２では、内部に定義されている演算点の密度が異なり、単位領域Ｕ１内の演算点Ｐ１の密度は、単位領域Ｕ２内の演算点Ｐ２の密度の３／２倍になる。

図１０のように、単位領域ごとに異なる密度で演算点を定義した場合であっても、図５に示す光学的現象をコンピュータ上でシミュレートすることにより、記録面３０上に定義された個々の演算点について、それぞれ干渉波強度Ａを算出できることに変わりはなく、個々の演算点位置に定義されたセルに、干渉波強度Ａを記録できることに変わりはない。もっとも、単位領域Ｕ１内に配置されるセルＣ１と、単位領域Ｕ２内に配置されるセルＣ２とは、サイズが異なるので、セルＣ１の分割態様を示すセルパターンと、セルＣ２の分割態様を示すセルパターンとは、それぞれ別個のものを用意する必要がある。

図１１は、図１０に示すセルＣ１，Ｃ２の分割態様（１つのセル内の領域を、第１の光学領域と第２の光学領域とに分割する態様）を示すセルパターンの一例を示す平面図である。図１１の左側に示すセルパターンＣ１０〜Ｃ１４は、セルＣ１の分割態様の５種類のバリエーションを示すものであり、これは、図８に示す５種類のセルパターンと全く同じものである。一方、図１１の右側に示すセルパターンＣ２０〜Ｃ２６は、セルＣ２の分割態様の７種類のバリエーションを示すものである。いずれも斜線ハッチングの部分は第１の光学領域を示し、白地の部分は第２の光学領域を示す。

図１０に示す単位領域Ｕ１内の各セルＣ１については、演算点Ｐ１について算出された干渉波強度Ａの値を５段階に量子化し、その結果に応じて、図１１に示すセルパターンＣ１０〜Ｃ１４のうちのいずれかを選択して割り付ければよい。同様に、図１０に示す単位領域Ｕ２内の各セルＣ２については、演算点Ｐ２について算出された干渉波強度Ａの値を７段階に量子化し、その結果に応じて、図１１に示すセルパターンＣ２０〜Ｃ２６のうちのいずれかを選択して割り付ければよい。そうすれば、個々のセルが、その位置における干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分割されることになり、記録面３０上には、第１の光学領域の面積分布（もしくは第２の光学領域の面積分布）として、立体原画像１０の情報をもった干渉縞パターンが得られる。

実際、本願発明者が、このような方法で記録面３０上に得られた干渉縞パターンを、物理的な記録媒体上に形成したところ、§２で述べた従来の方法で作成したホログラム記録媒体とほぼ同等の再生効果が得られるホログラム記録媒体を作成することができた。

このように、記録面３０上の単位領域ごとに、それぞれ密度が異なるような演算点の定義を行ったとしても、立体原画像１０の再生像にはほとんど影響が及ばないのは、立体原画像１０を構成する１つ１つの点光源の情報を、記録面１０の全面に干渉縞パターンとして記録する、というホログラムの基本原理がもつ特性と考えられる。もちろん、厳密に言えば、０．４μｍピッチで演算点を定義して作成された記録媒体から得られる第１の再生像、０．６μｍピッチで演算点を定義して作成された記録媒体から得られる第２の再生像、そして左半分に０．４μｍピッチで演算点を定義し、右半分に０．６μｍピッチで演算点を定義して作成された記録媒体から得られる第３の再生像、を相互に比較すれば、像の鮮明度などに若干の差が生じているものと考えられるが、実用上、肉眼ではほとんど認識できない程度の差にすぎない。

結局、図７に示す従来例のように、記録面３０上に一定密度で演算点の定義を行う代わりに、図１０に示すように、単位領域ごとに異なる密度で演算点の定義を行い、ホログラム記録媒体を作成したとしても、立体原画像１０を再生するという点に関しては、何ら支障は生じない。

ここで重要な点は、図１０に示すように、単位領域ごとに異なる密度で演算点の定義を行って作成したホログラム記録媒体を、特定の照明条件下で観察すると、単位領域Ｕ１と単位領域Ｕ２とが視覚的に異なる領域として認識できる点である。たとえば、単位領域Ｕ１がグレーの領域として観察されるのに対して、単位領域Ｕ２が緑色を帯びた領域として観察される、というように、両者が２つの異なる領域として把握されることになる。

本願発明者は、このような現象に着眼し、記録面上の単位領域ごとに演算点密度を変えることにより、立体原画像に平面原画像を重畳して記録することができる、という着想を得たのである。以下にその原理を説明しよう。

ここでは、図１に示すような立体原画像１０と平面原画像２０とを、記録媒体３０上に重畳記録する場合を考えてみる。図１２は、この平面原画像２０をより詳細に示す平面図である。この平面原画像２０は、「星マークおよびＯＫなる文字」を示す画像であるが、幾何学的な連続領域を「単位領域」と呼ぶことにすれば、図１２に示す平面原画像２０は、５つの単位領域Ｕ０〜Ｕ４から構成されている。ここで、単位領域Ｕ０は背景領域であり、単位領域Ｕ１は星マークを構成する領域であり、単位領域Ｕ２は文字「Ｏ」を構成する領域であり、単位領域Ｕ３は文字「Ｋ」を構成する領域である。また、単位領域Ｕ４は、文字「Ｏ」の内側に位置する背景領域である。

ここでは、これら各領域に２つの属性値ａ，ｂのいずれかを定義する。各単位領域を示す符号に付加した(a) もしくは(b) は、この属性値を示す符号である。第１の属性値「ａ」は、絵柄属性を示しており、この第１の属性値「ａ」が与えられている単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a) は、いずれも平面原画像２０上のモチーフとなる絵柄を構成する領域である。これに対して、第２の属性値「ｂ」は、背景属性を示しており、この第２の属性値「ｂ」が与えられている単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b) は、いずれも平面原画像２０上の背景を構成する領域である。図１２における網目状のハッチング部分は、絵柄属性をもつ領域を示しており、白地の部分は、背景属性をもつ領域を示している。

本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法は、§２で述べたとおり、基本的には、立体原画像１０から放出される物体光の合成波と所定の参照波Ｒとによって記録面３０上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求める方法である。この方法で立体原画像１０を記録面３０上に記録する際に、平面原画像２０を重畳して記録するためには、記録面３０上に平面原画像２０に応じて複数の単位領域を定義し、各単位領域内にそれぞれ単位領域ごとに固有の密度で演算点を定義し、各演算点における干渉波強度を演算によって求め、各演算点の位置に、当該演算点について求められた干渉波強度を光学的に記録すればよい。

より具体的には、記録面３０上に定義した各単位領域に、複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであれば密度も同じになり、属性が異なれば密度も異なるように、それぞれ属性に応じた固有の密度で演算点を定義すればよい。

図１２に示すような平面原画像２０を重畳記録するのであれば、まず記録面３０上に、この平面原画像２０を複写する。このとき、平面原画像２０のサイズと記録面３０のサイズが異なる場合には、必要に応じて、平面原画像２０を縦および横に変倍した上で、記録面３０上に複写すればよい。こうして、記録面３０上にも、図１２に示すような単位領域Ｕ０〜Ｕ４が定義されることになる。これらの単位領域には、前述したとおり、属性値「ａ」もしくは「ｂ」が与えられている。

そこで、属性値「ａ」が与えられている３つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a)の内部には、第１の密度（たとえば、図１０における演算点Ｐ１の密度）で演算点の定義を行い、属性値「ｂ」が与えられている２つの単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b)の内部には、第２の密度（たとえば、図１０における演算点Ｐ２の密度）で演算点の定義を行えばよい。

既に述べたとおり、単位領域ごとに演算点の密度を変えてホログラム記録媒体を作成したとしても、立体原画像１０を再生するという点に関しては、何ら支障は生じない。したがって、このような方法で立体原画像１０を記録したとしても、所定の照明条件下で観察を行えば、図２(a) に示すように、立体原画像１０が正常に再生されることになる。

その一方で、前述したとおり、単位領域ごとに異なる密度で演算点の定義を行って作成したホログラム記録媒体を、特定の照明条件下で観察すると、演算点密度が異なる単位領域は、相互に異なる領域として視覚的に認識されるという特性がある。したがって、上述した方法で作成されたホログラム記録媒体を、特定の照明条件下で観察すると、属性値「ａ」が与えられている３つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a)と、属性値「ｂ」が与えられている２つの単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b)とは、相互に異なる領域として視覚的に認識されることになる。これは、図２(b) に示すように、平面原画像２０が再生されることを意味する。

したがって、上述の方法によれば、立体原画像１０をホログラム干渉縞として記録面３０上に記録するとともに、平面原画像２０を潜像として、同一の記録面３０上に記録することが可能になる。しかも、立体原画像１０の再生には、記録面３０上の全領域に記録されているホログラム干渉縞が寄与するとともに、平面原画像２０の再生にも、記録面３０上の全領域に記録されている情報（後述するように、回折格子として記録されている情報）が寄与することになるので、同一の媒体上に立体原画像１０と平面原画像２０との双方を重畳して記録しつつ、それぞれについて、明るい再生像を得ることが可能になる。

なお、コンピュータ上で平面原画像２０を取り扱う場合、それぞれ所定の画素値をもつ多数の画素の配列からなる画像データを用意するのが一般的である。図１３は、このような画素の集合体からなる平面原画像２０の一例を示す平面図である。表現されたモチーフは、図１２に示す画像と同様に「星マークおよびＯＫなる文字」であるが、多数の画素の集合として、当該モチーフの表現がなされている。この図１３に示す平面原画像２０は、画素値「ａ」をもつ絵柄画素Ｂ（ａ）と画素値「ｂ」をもつ背景画素Ｂ（ｂ）によって構成されている。図において、斜線によるハッチングを施した画素が絵柄画素Ｂ（ａ）であり、ドットによるハッチングを施した画素が背景画素Ｂ（ｂ）である。

このように、多数の画素の集合体からなる平面原画像２０を用いる場合も、記録面３０上に当該画像の複写を行えばよい（必要なら変倍処理を行う）。記録面３０上には、この平面原画像２０の画素配列に対応した画素配列が形成され、同一の画素値をもった隣接画素の集合体によって１つの単位領域を設定することができる。図１３に示す例の場合、画素値「ａ」をもつ絵柄画素Ｂ（ａ）が隣接して集合する領域として、３つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a)が設定されており、画素値「ｂ」をもつ背景画素Ｂ（ｂ）が隣接して集合する領域として、２つの単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b)が設定されている。

なお、各単位領域内に所定密度で演算点を定義する際には、記録面３０上に形成される画素のＸ軸方向の寸法を画素幅Ｂｘ、Ｙ軸方向の寸法を画素幅Ｂｙとしたときに、各単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘの公倍数が画素幅Ｂｘと等しくなり、Ｙ軸方向のピッチＰｙの公倍数が画素幅Ｂｙと等しくなるようにするのが好ましい。

これを実例で説明しよう。たとえば、図１３に示す絵柄画素Ｂ（ａ）および背景画素Ｂ（ｂ）のＸ軸方向（図の横方向）の寸法をＢｘ＝３０μｍとし、Ｙ軸方向（図の縦方向）の寸法をＢｙ＝３０μｍとしよう。すなわち、この画素は縦横の幅が等しい正方形の画素ということになる。絵柄画素Ｂ（ａ）と背景画素Ｂ（ｂ）とは、異なる属性値（画素値）をもっているので、絵柄画素Ｂ（ａ）の内部に定義する演算点の密度と、背景画素Ｂ（ｂ）の内部に定義する演算点の密度とは、互いに異なるようにする必要がある。そこで、ここでは、絵柄画素Ｂ（ａ）の内部には、図１４に示すように、Ｘ軸方向（図の横方向）のピッチＰｘａ、Ｙ軸方向（図の縦方向）のピッチＰｙａで、多数の演算点Ｐ１を縦横に規則的に配置し、背景画素Ｂ（ｂ）の内部には、図１５に示すように、Ｘ軸方向（図の横方向）のピッチＰｘｂ、Ｙ軸方向（図の縦方向）のピッチＰｙｂで、多数の演算点Ｐ２を縦横に規則的に配置することにする。

この場合、たとえば、Ｐｘａ＝０．４μｍ，Ｐｘｂ＝０．６μｍに設定すれば、画素幅Ｂｘ＝３０μｍは、この２通りのピッチＰｘａ，Ｐｘｂの公倍数になる。同様に、Ｐｙａ＝０．２μｍ，Ｐｙｂ＝０．２μｍに設定すれば、画素幅Ｂｙ＝３０μｍは、この２通りのピッチＰｙａ，Ｐｙｂ（実際には、この場合、Ｐｙａ＝Ｐｙｂである）の公倍数になる。このような各ピッチの寸法例は、図１０に示した例と同じであり、結局、図１４に示す絵柄画素Ｂ（ａ）の内部には、図１０の左下に示すような０．４μｍ×０．２μｍのサイズをもったセルＣ１が配置され、図１５に示す背景画素Ｂ（ｂ）の内部には、図１０の右下に示すような０．６μｍ×０．２μｍのサイズをもったセルＣ２が配置されることになる。

各単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘａ，Ｐｘｂの公倍数が画素幅Ｂｘと等しくなるように設定するということは、Ｘ軸方向に関して、１画素の幅Ｂｘの寸法内に、セルＣ１，Ｃ２のいずれもが整数個分ぴったりと入るようにすることである。同様に、各単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチＰｙａ，Ｐｙｂの公倍数が画素幅Ｂｙと等しくなるように設定するということは、Ｙ軸方向に関して、１画素の幅Ｂｙの寸法内に、セルＣ１，Ｃ２のいずれもが整数個分ぴったりと入るようにすることである。

このような設定を行うと、図１４および図１５に示すように、いずれの画素についても、各セルが整数個分ぴったりと収容されることになる。その結果、同一属性の画素が上下もしくは左右に隣接する場合、必ずセルの行および列の連続性が確保されることになる。これは、平面原画像２０を観察する際に、１つの単位領域が１つの連続した領域として観察されるようにする上で役立つ。たとえば、図１３に示す単位領域Ｕ１(a) は、全体として１つの星マークを示す領域であるが、いずれの画素内にも、各セルが整数個分ぴったりと入るような設定を行えば、この単位領域Ｕ１(a) 内には、セルＣ１が縦横に整然と並んだ状態となる。このため、単位領域Ｕ１(a) の全体に統一した回折格子が形成されることになり、単位領域Ｕ１(a) 全体が１つの連続した領域として観察できるようになる。

演算点ピッチの公倍数が画素幅に一致しないと、不都合が生じることは、具体例を考えてみれば容易に理解できよう。たとえば、上述の例では、Ｘ軸方向のピッチを０．４μｍと０．６μｍに設定しているため、Ｘ軸方向に関して、セルＣ１，Ｃ２のいずれもが画素幅の３０μｍ内に整数個分ぴったりと入っている。ところが、Ｘ軸方向のピッチを０．４μｍと０．７μｍに設定した場合は、３０μｍはその公倍数にはなっていないので、Ｘ軸方向に幅０．７μｍのセルを並べてゆくと、１画素の輪郭から一部が食み出す結果となる。これはセルが整然と並んだ状態を阻害することになり好ましくない。

前述したとおり、本発明の基本概念は、演算点密度の相違により、平面原画像を構成する単位領域の相違を表現する、というものであるが、別な観点では、セルの配置ピッチの相違により、平面原画像を構成する単位領域の相違を表現する、という概念として把握することもできる。

このような観点で本発明を捉えれば、本発明の特徴は、記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域には複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであればピッチも同じになり、属性が異なればピッチも異なるように、それぞれ属性に応じた固有のピッチでセルを規則的に配置し、各セル内の代表位置（演算点位置）における干渉波強度を演算によって求め、各セルを、当該セルについて求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分け、記録面に対応する対応面上において、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示す物理的媒体を作成することにある。

なお、図１３に示す例では、第１の画素値「ａ」をもつ画素Ｂ（ａ）と第２の画素値「ｂ」をもつ画素Ｂ（ｂ）との集合体からなる二値画像を示すデータを、平面原画像２０を示すデータとして用意し、記録面３０上において、第１の画素値「ａ」をもった隣接画素の集合体からなる単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a)と、第２の画素値をもった隣接画素の集合体からなる単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b) と、を設定したが、平面原画像２０は、必ずしも二値画像である必要はない。

たとえば、複数ｎ通りの画素値をもつ画素の集合体からなる平面原画像２０を用意した場合は、記録面３０上に、複数ｎ通りの属性値のうちのいずれかをもつ単位領域が設定できるので、個々の単位領域内に、その属性値に応じた固有の密度で演算点を定義すればよい。

＜＜＜ §４．本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法 ＞＞＞
続いて、図１６の流れ図を参照しながら、本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法の具体的な手順を説明する。

まず、ステップＳ１において、三次元空間上に定義された立体原画像１０を示すデータを用意する立体原画像準備段階が行われ、ステップＳ２において、平面原画像２０を示すデータを用意する平面原画像準備段階が行われる。§３では、図１に示すような「ピラミッドと球を並べてなる立体像」を立体原画像１０として用い、「星マークおよびＯＫなる文字」を平面原画像２０として用いる例を述べた。これによって、立体像の中に「星マークおよびＯＫなる文字」を「透かし」として機能する潜像として埋め込むことが可能になる。

通常、コンピュータで取り扱う立体像は、ポリゴンの集合体やパラメトリック曲面の集合体として定義されることが多いが、立体原画像１０を示すデータは、どのような形式で表現されていてもかまわない。§２で述べたとおり、光学的なシミュレーションでは、立体原画像１０を多数の点光源の集合として取り扱うため、実用上は、表面上に多数の点光源を定義することが可能であれば、立体原画像１０を示すデータは、どのようなデータであってもかまわない。

また、本発明で用いる立体原画像１０は、必ずしも画像自体が三次元の情報をもっている必要はなく、厚みの情報をもたない二次元の情報を立体原画像１０として用いてもかまわない。たとえば、二次元平面上に配置された「ＡＢＣ」なる文字列のフォントデータを立体原画像１０として利用することも可能である。この場合、「ＡＢＣ」なる文字列自身は厚みをもたないが、媒体上には立体原画像１０としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、観察時には、三次元空間内に配置された看板文字のような再生像が得られることになる。要するに、ステップＳ１の立体原画像準備段階では、三次元空間上に定義可能な何らかの画像（三次元画像でも二次元画像でもよい）をデータとして用意すれば足りる。

一方、ステップＳ２の平面原画像準備段階で用意する画像は、二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合から構成されていればよい。一般的には、図１３に示す例のように、多数の画素の配列からなる画像を平面原画像２０として用いることが多いであろう。この場合、各単位領域の属性値は、個々の画素の画素値によって代用される。

図１３では、第１の画素値をもつ画素（絵柄画素）と第２の画素値をもつ画素（背景画素）との集合体からなる二値画像の例を示したが、ここで言う「絵柄画素」と「背景画素」とは、必ずしも一般的な意味における「絵柄」と「背景」の関係になっている必要はない。たとえば、白いタイルと黒いタイルをチェス盤のように市松状に配列してなる模様を平面原画像２０として用いる場合、「白いタイルを構成する画素」および「黒いタイルを構成する画素」のうち、一方が「絵柄画素」、他方が「背景画素」ということになる。

このように、ステップＳ２の平面原画像準備段階で用意する平面原画像２０は、必ずしも文字列やロゴマークである必要はなく、市松模様や水玉模様などの模様であってもかまわない。また、前述したとおり、必ずしも二値画像である必要はなく、３種類以上の属性値（画素値）をもつ画像であってもよい。

続くステップＳ３の単位領域設定段階では、ステップＳ２で用意した平面原画像２０に基づいて、記録面３０上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する処理が行われる。ここで、記録面３０は、コンピュータで光学現象のシミュレーションを行うために定義された仮想の平面であり、§２で述べた例では、ＸＹ平面上に定義されている。記録面３０上への単位領域の設定は、ステップＳ２で用意した平面原画像２０を記録面３０上に複写することによって行うことができる。このとき、必要に応じて、変倍処理を行うことは、既に§３で述べたとおりである。記録面３０上に設定された各単位領域は、平面原画像２０上の各単位領域にそれぞれ対応し、所定の属性値（画素値）を有している。

平面原画像２０として、多数の画素の配列からなる画像を用いた場合は、図１３に示す例のように、記録面３０上にも、平面原画像２０の画素配列に対応した画素配列が形成されることになる。この場合、記録面３０上において、同一の画素値をもった隣接画素の集合体によって１つの単位領域が設定される。図１３に示す例では、平面原画像２０として二値画像が用いられているため、記録面３０上において、第１の画素値「ａ」をもった隣接画素の集合体からなる単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a) と、第２の属性値「ｂ」をもった隣接画素の集合体からなる単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b) とが設定されている。

ステップＳ４の演算点定義段階では、同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、記録面３０上に設定された各単位領域内に所定密度で演算点が定義される。図１３に示す例では、同一の属性値「ａ」をもった単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a) については、図１４に示す密度で演算点Ｐ１が定義され、同一の属性値「ｂ」をもった単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b) については、図１５に示す密度で演算点Ｐ２が定義されている。

続く、ステップＳ５のセル定義段階では、記録面３０上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルが定義される。セルは相互に重なり合わないような任意形状の輪郭線をもった閉領域であればよい。実用上は、同一の単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義するのが極めて好ましく、また、同一の属性値をもった単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義するのが極めて好ましい。

たとえば、図１３に示す例では、同一の属性値「ａ」をもった単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(a) ，Ｕ３(a) については、図１４に示すように、同一形状かつ同一面積のセルＣ１が定義されており、同一の属性値「ｂ」をもった単位領域Ｕ０(b) ，Ｕ４(b) については、図１５に示すように、同一形状かつ同一面積のセルＣ２が定義されている。

なお、個々のセルは、個々の演算点位置に配置する必要があるが、必ずしも各演算点が各セルの中心位置にくるようにする必要はない。たとえば、各セルの左上隅点に演算点が位置するような配置を行ってもかまわない。ただ、各セルには、各演算点位置における干渉波強度が光学的に記録されることになるので、実用上は、図１４および図１５に示す例のように、各演算点をその中心位置に含むセルを定義するのが好ましい。

また、図１４および図１５に示す例では、多数のセル配列によって、記録面３０の全面が隙間なく埋め尽くされているが、ステップＳ５のセル定義段階では、必ずしも記録面３０の全面を埋め尽くすようなセル定義を行う必要はない。たとえば、図１４に示す例の場合、横方向ピッチＰｘａ＝０．４μｍ、縦方向ピッチＰｙａ＝０．２μｍで配置された演算点Ｐ１の位置に、横幅０．４μｍ、縦幅０．２μｍのセルＣ１を配置しているため、記録面３０は、セルＣ１によって隙間なく埋め尽くされている。これに対して、たとえば、横幅０．３μｍ、縦幅０．１８μｍのセルを、各演算点Ｐ１が中心になる位置に配置すれば、隣接するセル間に隙間が生じることになるが、そのような隙間が生じるセル定義を行っても、本発明は実施可能である。

しかしながら、セル間に生じた隙間には、ホログラム干渉縞の情報を記録することができないため、隙間の領域が広くなればなるほど、再生像は暗くなってしまう。したがって、実用上は、記録面３０の全面が隙間なく埋め尽くされるようなセル配列を定義するのが極めて好ましい。そのためには、ステップＳ５のセル定義段階で、各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチＰｙに等しい矩形状のセルを定義するのが好ましい。

なお、上述のような矩形状のセル定義を行うことにすれば、ステップＳ４における演算点定義段階で演算点の定義を行えば、実質的に、ステップＳ５におけるセル定義段階でのセル定義も行われることになる。たとえば、図１４に示す例の場合、ステップＳ４における演算点定義段階で行われる実質的な処理は、演算点Ｐ１のＸ軸方向のピッチＰｘａおよびＹ軸方向のピッチＰｙａを定めることであり、この処理は、ステップＳ５におけるセル定義段階の処理を兼ねることになる。すなわち、記録面３０の全面が隙間なく埋め尽くされるような矩形状のセル配列を定義することを前提とすれば、演算点Ｐ１のＸ軸方向のピッチＰｘａおよびＹ軸方向のピッチＰｙａを定めることは、セルの横幅Ｐｘａおよび縦幅Ｐｙａを定めることと等価である。

結局、実用上は、記録面３０の全面が隙間なく埋め尽くされるような矩形状のセル配列を定義するのが好ましく、その場合、ステップＳ４における演算点定義段階では、次のような処理を行えばよい。まず、記録面３０上にＸＹ座標系を定義し、各単位領域内に、Ｘ軸に平行な格子線を一定ピッチＰｙで配置するとともに、Ｙ軸に平行な格子線を一定ピッチＰｘで配置することにより、縦横に交差する格子線からなる格子をそれぞれ定義する。但し、このとき、同一の属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチＰｙが同一となり、かつ、Ｙ軸に平行な格子線のピッチＰｘも同一となるようにし、異なる属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチＰｙおよびＹ軸に平行な格子線のピッチＰｘのいずれか一方または双方が異なるようにする（図１４および図１５に示す例は、異なる属性値をもった単位領域について、Ｘ軸に平行な格子線のピッチＰｙａ，Ｐｙｂは同一とし、Ｙ軸に平行な格子線のピッチＰｘａ，Ｐｘｂが異なるようにした例である）。そして、個々の格子の格子点位置にそれぞれ演算点を定義すればよい。このような演算点の定義処理は、実質的に、当該演算点を中心位置に含むセルを定義する処理にもなるので、ステップＳ４およびステップＳ５の処理が同時に行われたことになる。

また、§３で述べたとおり、平面原画像２０として、それぞれ所定の画素値をもつ多数の画素の配列からなる画像を用意した場合、記録面３０上に形成される画素のＸ軸方向の寸法を画素幅Ｂｘ、Ｙ軸方向の寸法を画素幅Ｂｙとしたときに、各単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘの公倍数が画素幅Ｂｘと等しくなり、Ｙ軸方向のピッチＰｙの公倍数が画素幅Ｂｙと等しくなるように、演算点の定義を行うようにするのが好ましい（図１４および図１５の例を参照）。

さて、ステップＳ６の演算条件設定段階では、図５に示す光学的現象をコンピュータ上でシミュレートするための条件設定が行われる。具体的には、ステップＳ１で準備した立体原画像１０と仮想の記録面３０とを同一の三次元空間内に配置し、記録面３０に対して所定の参照光を定義する処理が行われる。図５に示す例では、ＸＹＺ三次元座標空間に立体原画像１０が配置され、この座標空間のＸＹ平面上に記録面３０が定義されている。

参照光Ｒについては、記録面３０上にホログラム干渉縞を形成することができれば、どのような光を設定してもかまわないが、一般的には、記録面３０に対して所定の入射角をもって照射される平面波を定義すればよい。実用上は、たとえば、図１７に示すように、ＸＹ平面上に定義された記録面３０に対して所定の入射角θをもってＹＺ平面に平行な方向から入射する平面波を参照光Ｒとして定義するのが好ましい。

参照光Ｒの向きは、観察時の理想的な再生用照明光の向きを決定する要因になる。たとえば、図１７に示すように、記録面３０に対して、上方から入射角θをもって照射される参照光Ｒを定義して、立体原画像１０の情報をホログラム干渉縞として記録したホログラム記録媒体を再生する場合を考える。このホログラム記録媒体が反射型の媒体であったとすると、図１８に示すように、観察者の視点と同じ側から再生用照明光Ｌを照射して観察を行うことになる。ここで、観察者が、記録面３０をこれに直交する方向から観察するものとすれば、再生用照明光Ｌの理想的な照射方向は、図示のとおり、記録面３０に対して入射角θをもって入射する方向ということになる。このような条件では、図に破線で示す位置に、再生立体像４０を観察することができる。ここで、図１８に示す再生用照明光Ｌの入射角θは、図１７に示す参照光Ｒの入射角θに等しい。

クレジットカード用の偽造防止シールなど、一般的な用途に利用されるホログラム記録媒体の場合、観察者は記録面３０をこれに直交する方向から観察するのが一般的である。しかも、クレジットカードなどは、通常、水平面に対して４５°程度傾斜させた状態で観察者の手に保持されることになるので、天井の照明器具が再生用照明光Ｌの主たる光源であると考えると、参照光Ｒの入射角θを４５°程度に設定しておけば、実際の観察時に理想的な観察条件が得られる可能性が高くなる。

続くステップＳ７では、記録面３０上に定義された各演算点の位置について、立体原画像１０の各部（たとえば、立体原画像１０の表面に所定密度で設定された点光源）から放出された物体光の合成波と参照光Ｒとによって生じる干渉波の強度Ａが演算によって求められる。別言すれば、図５に示す光学的現象が、コンピュータ上でシミュレートされることになる。各演算点の位置について干渉波強度Ａを求めるための具体的な演算方法は、§２で説明したとおりであり、このような演算方法自体は、既に公知の方法である。

なお、このような光学的現象のシミュレート演算を行う際に、様々な工夫を施す技術が提案されている。本発明においても、ステップＳ７の干渉波強度演算段階で、このような様々な工夫を施したシミュレート演算を行うことは有効である。

たとえば、立体原画像１０の各部から放出された物体光の広がり角度に所定の制限を課した状態で干渉波の強度演算を行う公知の技術を、ステップＳ７の干渉波強度演算段階に利用することができる。具体的には、図５に示す例において、「各点光源から放出される物体光が、ＸＺ平面に平行な面内にのみ広がる」という前提で、シミュレート演算を行うと、演算負担を大幅に軽減することができる。もちろん、現実の点光源から放出される光は球面波になり、点光源を中心とした全空間に広がることになるが、コンピュータ上のシミュレート演算では、様々な条件設定を行うことが可能であり、「ＸＺ平面に平行な面内にのみ広がる」という条件を課したシミュレーションも可能になる。

このような条件を課すと、図５におけるＹ軸方向への物体光の広がりが無視されるため、記録面３０上に記録されたホログラム干渉縞の情報からは、正しい立体原画像１０を再生することはできず、Ｙ軸方向に関しては立体視効果が現れない疑似的な立体再生像しか得られなくなる。ただ、偽造防止用シールなど、そのような疑似的な立体再生像が得られれば十分な用途では、物体光の広がり角度を制限する手法は有効であり、本発明においても、そのような手法を利用することが可能である。

続くステップＳ８のセル分割段階は、ステップＳ５のセル定義段階で定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分ける処理が行われる。§２では、干渉波強度の値を５段階に量子化した場合に、図８に示す５通りの分割態様のいずれかが選択される例を説明した。ここで、斜線ハッチングが施された領域が第１の光学領域であり、白地領域が第２の光学領域である。

このセル分割段階では、セルの中心部に干渉波強度に応じた面積をもった第１の光学領域が位置し、その周囲に第２の光学領域が位置するように、セルの分割を行うようにすればよい。特に、これまで述べたような矩形状のセルを用いる場合であれば、図８に示した例のように、「セルの縦幅と等しい縦幅を有し、干渉波強度Ａに応じた横幅を有する矩形」をセルの横方向に関する中央位置に配置し、当該矩形の内部を第１の光学領域とし、当該矩形の外部を第２の光学領域とするような分割を行えばよい。

なお、図８に示す例では、干渉波強度Ａが大きければ大きいほど、第１の光学領域（斜線ハッチングが施された領域）の横幅が大きくなるような設定を行っているが、逆に、干渉波強度Ａが大きければ大きいほど、第１の光学領域（斜線ハッチングが施された領域）の横幅が小さくなるような設定を行ってもかまわない。別言すれば、ステップＳ８のセル分割段階では、個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で分割できればよいので、干渉波強度Ａが大きければ大きいほど、第１の光学領域の面積を大きくするような設定を行ってもよいし、干渉波強度Ａが大きければ大きいほど、第１の光学領域の面積を小さくするような設定を行ってもよい。

このセル分割段階において、セルを分割することにより得られる２つの領域を「光学領域」と呼んでいるのは、後のステップＳ９「媒体加工段階」で、物理的媒体上において、両者が異なる光学特性をもった領域として具現化されるためである。ステップＳ８のセル分割段階は、あくまでもコンピュータ上で行われる処理であり、この時点では、第１の光学領域および第２の光学領域は、画像データ上で、互いに識別可能な領域として定義されることになる。結局、ステップＳ８のセル分割段階が完了した時点では、第１の光学領域と第２の光学領域とが混在した二値画像データが作成される。

このように、図１６の流れ図に示す各段階のうち、ステップＳ３「単位領域設定段階」、ステップＳ４「演算点定義段階」、ステップＳ５「セル定義段階」、ステップＳ６「演算条件設定段階」、ステップＳ７「干渉波強度演算段階」、ステップＳ８「セル分割段階」は、コンピュータによって実行される処理であり、実際には、専用プログラムをコンピュータに組み込むことにより実行される。

最後に行われるステップＳ９の媒体加工段階は、記録面３０に対応する対応面をもった物理的媒体を用意し、コンピュータによって得られた「記録面３０上における第１の光学領域および第２の光学領域の分布情報」（実際には、二値画像データ）に基づいて、物理的媒体上の対応面に対して加工を施し、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにする段階である。より具体的には、第１の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性と、第２の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性とが異なるように、物理的媒体の対応面に対して何らかの加工を施せばよい。

このような加工方法のひとつは、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について、その表層部分の材質を変化させる方法である。たとえば、物理的媒体上に配置した各セル内の第１の光学領域に対応する領域部分に、何らかの加工ビームを照射して、当該部分の材質を変化させればよい。変化前の材質（第２の光学領域の材質）と変化後の材質（第１の光学領域の材質）との光学特性が異なっていれば、加工後の物理的媒体は、本発明に係るホログラム記録媒体として機能する。

あるいは、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について、その表層部分に付加的な材料層を形成する加工を施す方法を採ることも可能である。たとえば、物理的媒体上に配置した各セル内の第１の光学領域に対応する領域の表層部分に、インキ層や金属層などを付着させる加工を行えばよい。付着させた層の光学特性が、物理的媒体の光学特性と異なっていれば、加工後の物理的媒体は、本発明に係るホログラム記録媒体として機能する。

別な方法として、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について溝堀加工を施すことにより、凹凸構造を形成し、この凹凸構造によって、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにすることも可能である。この方法の基本概念は、§２で既に述べたとおり、個々のセルの位置に、図９に示すようなブロックＭ（ｉ，ｊ）を配置して物理的媒体を構成するというものである。ブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面に形成された溝Ｇの底面Ｓ１が第１の光学領域として機能し、溝Ｇが形成されていないブロック上面Ｓ２が第２の光学領域として機能することになる。なお、反射型のホログラム記録媒体として利用する場合には、ブロックＭ（ｉ，ｊ）の上面全面に反射層を形成すればよい。

実際には、図９に示すような個々のブロックを多数集めるのではなく、物理的媒体表面の各セルにおける第１の光学領域となるべき部分に、溝Ｇを掘る加工を施せばよい。もっとも、各セルは、１μｍ以下の微小寸法をもった領域であるため、溝Ｇを掘るためには、極めて微細な加工技術が必要になる。そこで実用上は、物理的媒体の対応面に対して電子線描画装置を用いたリソグラフィ工程を含む加工を施すことにより、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、多数の物理的媒体を複製する方法を採るのが好ましい。

＜＜＜ §５．本発明に係るホログラム記録媒体の製造装置 ＞＞＞
図１９は、本発明に係るホログラム記録媒体の製造装置の基本構成を示すブロック図である。立体原画像データ格納部１１０は、三次元空間上に定義された立体原画像１０を示すデータ（図１６のステップＳ１で用意されたデータ）を格納する構成要素であり、平面原画像データ格納部１４０は、二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合からなる平面原画像２０を示すデータ（図１６のステップＳ２で用意されたデータ）を格納する構成要素である。立体原画像１０や平面原画像２０の詳細は、既に述べたとおりである。

単位領域設定部１５０は、図１６のステップＳ３の処理を実行するための構成要素であり、平面原画像データ格納部１４０に格納されている平面原画像のデータに基づいて、記録面上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する機能を果たす。

演算点定義部１６０は、図１６のステップＳ４の処理を実行するための構成要素であり、単位領域設定部１５０によって記録面上に設定された個々の単位領域内に、所定密度で演算点を定義する機能を果たす。このとき、同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、演算点が定義される点は、既に述べたとおりである。なお、縦横の格子状に演算点を定義することにすれば、演算点定義部１６０が行う処理は、各単位領域について、演算点の縦および横のピッチを定める処理ということになる。

セル定義部１７０は、図１６のステップＳ５の処理を実行するための構成要素であり、記録面上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルを定義する機能を果たす。前述したとおり、記録面３０の全面が隙間なく埋め尽くされるような矩形状のセル配列を定義することを前提とすれば、実質的に、演算点定義部１６０によって演算点の定義が完了した時点でセルの定義も完了する。したがって、この場合、セル定義部１７０は、演算点定義部１６０に組み込まれることになる。

演算条件設定部１２０は、図１６のステップＳ６の処理を実行するための構成要素であり、立体原画像データ格納部１１０内に格納されている原画像と所定の記録面とを同一の三次元空間内に配置し、記録面に対して所定の参照光を定義する処理を行う。前述した例では、ＸＹ平面上に記録面を定義する設定や、記録面の上方から所定入射角で入射する参照光の設定が、演算条件設定部１２０によってなされることになる。

干渉波強度演算部１３０は、図１６のステップＳ７の処理を実行するための構成要素であり、記録面上に定義された各演算点の位置について、立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める干渉波強度演算を実行する機能を有する。具体的な演算内容は既に述べたとおりである。

セル分割部１８０は、図１６のステップＳ８の処理を実行するための構成要素であり、セル定義部１７０が定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分ける処理を行う。具体的には、セル分割部１８０内には、図１１に示すように、干渉波強度に応じたセルの分割態様が格納されており、この分割態様に応じて、各セルを第１の光学領域と第２の光学領域とに分ける処理が行われる。

二値画像出力部１９０は、記録面上に定義されている個々のセルの第１の光学領域の部分と第２の光学領域の部分とが互いに異なる領域であることを示す二値画像のデータを出力する構成要素である。ここから出力される二値画像データは、記録面上における第１の光学領域と第２の光学領域との混在パターンを示す画像データということになる。この二値画像データを、たとえば電子線描画装置などに与えることにより、図１６のステップＳ９の媒体加工段階を行うことができる。

もちろん、この図１９に示す各構成要素は、実際には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことによって実現されることになる。

＜＜＜ §６．本発明の第１の実施形態 ＞＞＞
図２０は、本発明に係るホログラム記録媒体３０上に記録されている平面原画像の一例を示す平面図である。具体的には、この例では「Ｓ」なる１文字が平面原画像として記録されている。もちろん、この記録媒体３０上には、立体原画像の記録も行われているので、この記録媒体３０から、図示のような「Ｓ」なる文字が観察できるのは、特定の照明環境で観察した場合に限られる。別な照明環境で観察した場合は、記録されている立体原画像（図示されていない）が再生されることになる。

図示のとおり、記録媒体３０上には、複数の単位領域Ｕ０〜Ｕ８が形成されている。これらの単位領域は、この記録媒体３０に記録されている平面原画像を構成していた単位領域であり、「Ｓ」なる文字が認識できるのは、文字部分を構成する単位領域Ｕ１〜Ｕ８については第１の属性値「ａ」が付与され、背景部分を構成する単位領域Ｕ０については第２の属性値「ｂ」が付与されているためである。ここでは、各単位領域Ｕ０〜Ｕ８の符号にその属性値を示す符号(a) もしくは(b) を付加して示してある。

図２１は、図２０の領域３１に対応する部分を拡大した平面図である。図の左上部分は、単位領域Ｕ５(a) の一部に対応し、右下部分は、単位領域Ｕ６(a) の一部に対応する。また、図の左下部分および右上部分は、背景となる単位領域Ｕ０(b) の一部に対応する。この図２１において、内部にハッチングを施して示す矩形は、いずれも第１の光学領域であり、それ以外の白地の部分は第２の光学領域である。ここでは、便宜上、この「内部にハッチングを施して示す矩形（第１の光学領域）」を、「微小要素」と呼ぶことにする。

なお、図２１に示すとおり、製造プロセスで定義された個々の「セル」の輪郭線は、実際の記録媒体３０上には現れない。これは、これまでの説明で言及した「セル」が、概念的に定義される領域であり、個々のセルの内部領域が、第１の光学領域と第２の光学領域とに分割された後は、製造プロセス上、「セル」の概念は不要になるためである。図示のとおり、この図２１に示す記録媒体は、その表面上に、多数の微小要素を配置した構造を有している。個々の微小要素は、各セルの第１の光学領域に相当する部分であり、隣接する微小要素の隙間に存在する白地部分は、各セルの第２の光学領域に相当する部分である。

また、図２１では、単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) 内の微小要素の内部に斜線によるハッチングを施し、単位領域Ｕ０(b) 内の微小要素の内部にドットによるハッチングを施して区別しているが、これは説明の便宜のためのものであって、実際の記録媒体３０上では、両者の区別はない。たとえば、媒体表面に凹凸構造を形成することにより、第１の光学領域と第２の光学領域との光学特性の相違を具現化する場合、個々の微小要素は、媒体表面に掘られた溝によって構成されることになり、図２１に斜線によるハッチングを施して示す矩形内と、ドットによるハッチングを施して示す矩形内には、いずれも同じ深さをもった溝が掘られることになる。別言すれば、図２１において、内部に何らかのハッチングを施した矩形部分と白地の部分とを比べた場合、両者の光学特性には相違があるが、斜線によるハッチングを施した矩形部分とドットによるハッチングを施した矩形部分とを比べた場合、両者の光学特性が相違している必要はない。

さて、図２１に示す各微小要素の配置に注目すると、斜線ハッチングの微小要素とドットハッチングの微小要素とでは、横方向の配置ピッチに相違があることが認識できるであろう。これは、属性値「ａ」が付与された単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) と、属性値「ｂ」が付与された単位領域Ｕ０(b) とでは、異なる密度で演算点が定義されているためである。各微小要素の中心点が演算点の位置に対応しているので、単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) と単位領域Ｕ０(b) とについて、互いに演算点密度が異なっていることが視覚的にも認識できる。

すなわち、この例の場合、属性値「ａ」が付与された単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) については、図１０の右側に示す単位領域Ｕ２と同様に、横方向ピッチ０．６μｍ、縦方向ピッチ０．２μｍで演算点Ｐ２の定義が行われており、その結果、縦幅０．２μｍ、横幅０．６μｍのセルＣ２が配置されている。これに対して、属性値「ｂ」が付与された単位領域Ｕ０(b) については、図１０の左側に示す単位領域Ｕ１と同様に、横方向ピッチ０．４μｍ、縦方向ピッチ０．２μｍで演算点Ｐ１の定義が行われており、その結果、縦幅０．２μｍ、横幅０．４μｍのセルＣ１が配置されている。

このように、図２１に示す例では、演算点の縦方向ピッチは０．２μｍと共通しているため、各微小要素は水平方向に関しては一直線上に並んでいる。ところが、演算点の横方向ピッチは、単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) では０．６μｍであるのに対して、単位領域Ｕ０(b) では０．４μｍとなっているため、単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) に配置されている微小要素は、単位領域Ｕ０(b) に配置されている微小要素に比べて、一般的に横幅が長く、横方向のピッチも長くなっている。

ここで重要な点は、この図２１に示す微小要素の配列には、立体原画像の情報と、平面原画像の情報との双方が含まれている点である。この記録媒体３０は、§４で説明した方法で作成された媒体であるため、記録面における微小要素の面積分布は、記録面に形成された干渉縞パターン（干渉波の強度分布）を示している。図２２は、図２１に示す多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。この図２２は、図２１に、面積分布の極大位置を示す波状の太線を描き加えたものである。この波状の太線は、記録面に形成された干渉縞パターンに他ならない。ここで波状の太線が、ほぼ図の水平方向に沿って伸びる線になっているのは、図１７に示すように、記録面３０に対して、上方から入射する参照光Ｒを設定したためである。

既に述べたとおり、各単位領域ごとに演算点の密度を変えてホログラム記録媒体を作成したとしても、立体原画像を再生するという点に関しては、実用上の支障は生じない。したがって、図２２に示す例においても、立体原画像を再生するために必要な干渉縞パターンは、微小要素の面積分布として正しく記録されており、立体原画像の再生に何ら支障は生じない。また、この干渉縞パターンの情報は、記録面全体に微小要素の面積分布として記録されているため、記録面全体が立体原画像の再生に寄与することができ、明るい再生像を得ることができる。

一方、図２３は、図２１に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。この図２３は、図２１に、格子線を示す縦方向の太線を描き加えたものである。この図２３に含まれている格子線のみを抽出した平面図を図２４に示す（図では便宜上、各単位領域の境界を示す線も描かれている）。図示のとおり、この縦方向の格子線のピッチは、０．６μｍもしくは０．４μｍであり、回折現象を生じさせることができる寸法になっている。しかも、単位領域のもつ属性値に応じて、格子線ピッチが異なるため、異なる属性値をもつ単位領域は、異なった態様（異なった色）で観察されることになる。具体的には、図２４に示す例において、０．４μｍピッチの回折格子面として観察される左下および右上の単位領域と、０．６μｍピッチの回折格子面として観察される左上および右下の単位領域とは、それぞれ異なる面として把握されることになる。

図２５は、図２４に示されている格子線により、平面原画像の再生が行われる原理を示す側面図（上段）および平面図（下段）である。図示のとおり、記録媒体３０の上面の左半分には０．４μｍピッチの回折格子が形成されており、右半分には０．６μｍピッチの回折格子が形成されているものとしよう。ここで、図示のとおり、記録面に対して入射角θをなす方向から白色の再生用照明光Ｌｗを照射し、得られる回折光を記録面に対して垂直上方から観察する場合を考える。

この場合、入射角θ＝６０°に設定し、１次回折光のみが記録面に対して垂直な方向から観察されるものとし、回折現象の式「波長λ＝ピッチｄ×sinθ」を用いて計算すると、０．４μｍピッチの回折格子から観察される回折光Ｒ１の波長は３４６ｎｍ（紫外域）となり、０．６μｍピッチの回折格子から観察される回折光Ｒ２の波長は５２０ｎｍ（緑色）となる。結局、図２４における左上および右下の部分は緑色の面として観察され、左下および右上の部分は暗い面（紫外光であるため、肉眼ではグレーに見える）として観察される。したがって、このような観察環境では、図２０に示す「Ｓ」の文字部分が緑色の文字として観察されることになる。

結局、この第１の実施形態に係る記録媒体３０の場合、図２(a) に示すように、媒体の上方から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、立体原画像の再生が行われることになる。これは、図１７に示すように、記録面３０に対して上方から参照光Ｒを照射した状態で生成されたホログラム干渉縞が記録されているため、図１８に示す観察環境において、立体原画像の理想的な再生が行われるためである。このような観察環境では、再生用照明光Ｌは、図２３に示す縦方向の格子線に対して平行な成分をもつ光になるため、これら格子線による回折現象によって生じる光は、観察方向とは異なった方向へ進行する。なお、図２１に示す微小要素の配列には、横方向の格子線を構成する成分も含まれているが、そのピッチ（０．２μｍ）は、全記録面について一定である。したがって、図２０に示す「Ｓ」字の平面原画像は観察されない。

これに対して、図２(b) に示すように、この記録媒体３０に対して、横方向から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、図２０に示す「Ｓ」字の平面原画像が観察されることになる。これは、再生用照明光Ｌが、図２３に示す縦方向の格子線に対して直交する成分をもつ光になるため、これら格子線による回折光が観察されるようになるためである。このような横方向からの再生用照明光Ｌは、図１７に示す参照光Ｒの方向成分をもっていないため、ホログラム干渉縞として記録されている立体原画像の再生は行われない。

かくして、この第１の実施形態として示した記録媒体３０は、図２に示すとおり、上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、立体原画像１０が再生像として観察され、横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、平面原画像２０が再生像として観察される記録媒体として機能する。

＜＜＜ §７．本発明の第２の実施形態 ＞＞＞
§６で述べた第１の実施形態は、図１０に示すように、演算点の横方向ピッチを、単位領域の属性値に応じて、０．４μｍもしくは０．６μｍに設定し、演算点の縦方向ピッチを、いずれの単位領域についても０．２μｍに設定したものであった。本発明において、単位領域ごとに演算点密度を変える場合、この第１の実施形態のように、横方向ピッチおよび縦方向ピッチのいずれか一方のみを変えれば十分であるが、もちろん、横方向ピッチおよび縦方向ピッチの双方を変えるようにしてもよい。

この§７で述べる第２の実施形態は、異なる属性値をもつ２つの単位領域について、演算点の横方向ピッチおよび縦方向ピッチの双方を変えるようにした例である。具体的には、属性値「ａ」をもつ単位領域については、横方向ピッチ０．６μｍ、縦方向ピッチ０．２μｍで演算点Ｐ２の定義を行い、属性値「ｂ」をもつ単位領域については、横方向ピッチ０．４μｍ、縦方向ピッチ０．２５μｍで演算点Ｐ３の定義を行うことになる。このような演算点定義を行うと、図２６に示すような２種類のセルが定義される。上段に示すセルＣ３は、演算点Ｐ３に配置されるセルであり、図１０に示すセルＣ１の縦幅を若干伸ばした矩形形状を有する。このセルＣ３の寸法は、図示のとおり、縦幅０．２５μｍ、横幅０．４μｍになっている。これに対して、下段に示すセルＣ２は、演算点Ｐ２に配置されるセルであり、図１０に示すセルＣ２と全く同じものである。すなわち、セルＣ２の寸法は、図示のとおり、縦幅０．２μｍ、横幅０．６μｍとなっている。

図２６に示すセルＣ２，Ｃ３を比較すればわかるとおり、両者は、縦幅も横幅も異なっている。図２７は、この図２６に示すセルＣ２，Ｃ３の分割態様の一例を示す平面図である。図２７の左側に示されているセルパターンＣ３０〜Ｃ３４は、セルＣ３についての５通りの分割態様を示し、図２７の右側に示されているセルパターンＣ２０〜Ｃ２６は、セルＣ２についての７通りの分割態様を示している。したがって、この実施形態の場合、属性値「ａ」をもつ単位領域内の演算点については、算出された干渉波強度を７段階に量子化し、その結果に応じて、図２７の右側に示すセルパターンＣ２０〜Ｃ２６のいずれかの分割態様を選択してセルの分割を行い、属性値「ｂ」をもつ単位領域内の演算点については、算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図２７の左側に示すセルパターンＣ３０〜Ｃ３４のいずれかの分割態様を選択してセルの分割を行うことになる。

図２８は、この第２の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図２０の領域３１に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。これに対して、図２９は、図２８に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である（図２９における微小要素の分布は、図２８における微小要素の分布と全く同じである）。

図２８と図２２とを比較すると、左下および右上の単位領域（属性値「ｂ」をもつ単位領域）に配置されている微小要素の個々のメンバーが異なっているが、面積分布の極大位置を示す波状の太線には大差がない。これは、いずれの記録媒体にも、ほぼ同じホログラム干渉縞の記録がなされていることを示している。一方、図２９と図２３とを比較すると、太線で示す格子線の構成が全く同じであることがわかる。すなわち、この図２９に含まれている格子線のみを抽出した平面図は、図２４と全く同じ図になる。

結局、この第２の実施形態に係る記録媒体は、前述した第１の実施形態に係る記録媒体とほぼ同じ機能を果たし、図２に示すとおり、上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、立体原画像１０が再生像として観察され、横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、平面原画像２０が再生像として観察される記録媒体として機能する。

なお、図２９に示す微小要素は横方向にも整列しているが、上下の微小要素間に隙間がないため、横方向の格子線を構成する成分はない。このため、横方向の格子線に基づく回折光は生じない。

＜＜＜ §８．本発明の第３の実施形態 ＞＞＞
これまで述べた実施形態では、１つの単位領域内に定義する演算点の横方向ピッチと縦方向ピッチとが異なる値となる設定にしているため、演算点に配置されるセルは長方形状のものであった。ここで述べる第３の実施形態では、演算点の横方向ピッチと縦方向ピッチとを等しく設定し、図３０に示すような正方形状のセルが配置されるようにする。

具体的には、属性値「ａ」をもつ単位領域については、横方向ピッチおよび縦方向ピッチがともに０．６μｍとなるように格子状に配置された演算点Ｐ４を定義し、属性値「ｂ」をもつ単位領域については、横方向ピッチおよび縦方向ピッチがともに０．４μｍとなるように格子状に配置された演算点Ｐ５を定義する。このような演算点定義を行うと、図３０に示すような２種類のセルが定義される。上段に示すセルＣ４は、演算点Ｐ４に配置されるセルであり、一辺が０．６μｍの正方形の形状をしている。これに対して、下段に示すセルＣ５は、演算点Ｐ５に配置されるセルであり、一辺が０．４μｍの正方形の形状をしている。

ここで述べる第３の実施形態のもうひとつの特徴は、セルの分割態様にある。図３１は、この図３０に示すセルＣ４，Ｃ５の分割態様の一例を示す平面図である。図３１の左側に示されているセルパターンＣ４０〜Ｃ４６は、セルＣ４についての７通りの分割態様を示し、図３１の右側に示されているセルパターンＣ５０〜Ｃ５４は、セルＣ５についての５通りの分割態様を示している。したがって、この実施形態の場合、属性値「ａ」をもつ単位領域内の演算点については、算出された干渉波強度を７段階に量子化し、その結果に応じて、図３１の左側に示すセルパターンＣ４０〜Ｃ４６のいずれかの分割態様を選択してセルの分割を行い、属性値「ｂ」をもつ単位領域内の演算点については、算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図３１の右側に示すセルパターンＣ５０〜Ｃ５４のいずれかの分割態様を選択してセルの分割を行うことになる。

図２７に示すセルパターンＣ３０〜Ｃ３４，Ｃ２０〜Ｃ２６と、図３１に示すセルパターンＣ４０〜Ｃ４６，Ｃ５０〜Ｃ５４とを比較すると、いずれもセルの中心部に干渉波強度に応じた面積をもった第１の光学領域が位置し、その周囲に第２の光学領域が位置するという点は共通するものの、具体的なセルの分割態様は若干異なっていることがわかる。すなわち、前者では、斜線ハッチングを施して示す第１の光学領域の縦幅は、常にセルの縦幅に等しく設定されており、第１の光学領域の面積は、その横幅に比例している。別言すれば、「セルの縦幅と等しい縦幅を有し、干渉波強度に応じた横幅を有する矩形」によって第１の光学領域が形成されており、そのような矩形がセルの横方向に関する中心位置（一次元的な中心部）に配置されている。これに対して、後者では、斜線ハッチングを施して示す第１の光学領域は、干渉波強度に応じた面積を有する正方形によって構成されており、そのような正方形の二次元的な中心（横方向と縦方向の双方に関する中心）がセルの二次元的な中心に一致するように配置されている。

このように、第１の光学領域を、セルの二次元的な中心部に配置する構成を採ると、記録媒体上に配置された多数の微小要素によって、縦方向の格子線と横方向の格子線とがほぼ同等に形成されることになるので、平面原画像を再生することが可能な照明環境のバリエーションが増えることになる。

図３２は、この第３の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図２０の領域３２に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。図の左半分は、図２０に示す単位領域Ｕ６(a) の一部分であり、図の右半分は、図２０に示す単位領域Ｕ０(b) の一部分である。ここでも、波状の太線は、微小要素の面積分布の極大位置を示すために描き加えられたものであり、記録面に形成された干渉縞パターンを示す線ということになる。ここでも波状の太線が、ほぼ図の水平方向に沿って伸びる線になっているが、これは図１７に示すように、記録面３０に対して、上方から入射する参照光Ｒを設定したためである。この例でも、立体原画像を再生するために必要な干渉縞パターンは、微小要素の面積分布として正しく記録されており、立体原画像の再生に何ら支障は生じない。

これに対して、図３３は、図３２に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図であり、縦方向の太線は、この格子線を示すために描き加えたものである。この図３３に含まれている格子線のみを抽出した平面図を図３４に示す（図では便宜上、左右の単位領域の境界を示す線も描かれている）。図示のとおり、左半分の単位領域内の格子線のピッチは０．６μｍであるのに対し、右半分の単位領域内の格子線のピッチは０．４μｍとなっている。したがって、左右の単位領域は、互いに異なった態様（異なった色）で観察されることになり、観察時には、互いに異なる面として把握されることになる。

一方、図３５は、図３２に示す多数の微小要素を横方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図であり、横方向の太線は、この格子線を示すために描き加えたものである。この図３５に含まれている格子線のみを抽出した平面図を図３６に示す（図では便宜上、左右の単位領域の境界を示す線も描かれている）。図示のとおり、左半分の単位領域内の格子線のピッチは０．６μｍであるのに対し、右半分の単位領域内の格子線のピッチは０．４μｍとなっている。したがって、この場合も、左右の単位領域は、互いに異なった態様（異なった色）で観察されることになり、観察時には、互いに異なる面として把握されることになる。

結局、この第３の実施形態に係る記録媒体３０の場合、媒体の上方から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、立体原画像の再生と平面原画像の再生との双方が行われることになる。立体原画像の再生が行われるのは、図１７に示すように、記録面３０に対して上方から参照光Ｒを照射した状態で生成されたホログラム干渉縞が記録されているため、図１８に示す観察環境において、立体原画像の理想的な再生が行われるためである。また、平面原画像の再生が行われるのは、図３６に示すように、横方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察され、しかも異なる属性の単位領域では、格子線ピッチが異なっているため、異なる色彩をもった領域として観察されるためである。ただ、立体原画像を記録するための縞のピッチと平面原画像を記録するための縞のピッチは異なるため、立体原画像と平面原画像とは、互いに異なる観察角度において再生されることになる。

これに対して、この記録媒体３０に対して、横方向から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、ホログラム干渉縞として記録されている立体原画像の再生は行われないが、平面原画像の再生は行われることになる。これは、図３４に示すように、縦方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察され、しかも異なる属性の単位領域では、格子線ピッチが異なっているため、異なる色彩をもった領域として観察されるためである。

かくして、この第３の実施形態として示した記録媒体３０は、図２に示すとおり、上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、立体原画像１０と平面原画像２０との双方が再生像として観察され（見える角度は両者で異なる）、横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、平面原画像２０のみが再生像として観察される記録媒体として機能する。

＜＜＜ §９．本発明の第４の実施形態 ＞＞＞
これまで述べた実施形態は、属性値「ａ」をもった第１の単位領域には、第１のピッチで演算点を定義し、第１の寸法をもったセルを配置し、属性値「ｂ」をもった第２の単位領域には、第２のピッチで演算点を定義し、第２の寸法をもったセルを配置する、というように、２通りのピッチと２通りのセルを単位領域ごとに使い分ける例であった。ここで述べる第４の実施形態では、４通りのピッチと４通りのセルを単位領域ごとに使い分ける例を述べる。

ここでは、図３７に示すような４通りのセルＣ６〜Ｃ９を定義したものとしよう。セルＣ６は、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）という設定で格子状に配列された演算点Ｐ６の位置に置かれるセルであり、一辺が０．６μｍの正方形の形状をしたセルである。セルＣ７は、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）という設定で格子状に配列された演算点Ｐ７の位置に置かれるセルであり、横幅が０．６μｍ、縦幅が０．４μｍの長方形の形状をしたセルである。セルＣ８は、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）という設定で格子状に配列された演算点Ｐ８の位置に置かれるセルであり、横幅が０．４μｍ、縦幅が０．６μｍの長方形の形状をしたセルである。そして、セルＣ９は、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）という設定で格子状に配列された演算点Ｐ９の位置に置かれるセルであり、一辺が０．４μｍの正方形の形状をしたセルである。

図３８は、この図３７に示すセルＣ６〜Ｃ９の分割態様の一例を示す平面図である。図３８の左上に示されているセルパターンＣ６０〜Ｃ６４は、セルＣ６についての５通りの分割態様を示し、図３８の右上に示されているセルパターンＣ７０〜Ｃ７４は、セルＣ７についての５通りの分割態様を示し、図３８の左下に示されているセルパターンＣ８０〜Ｃ８４は、セルＣ８についての５通りの分割態様を示し、図３８の右下に示されているセルパターンＣ９０〜Ｃ９４は、セルＣ９についての５通りの分割態様を示している。いずれも斜線ハッチングを施して示す部分が第１の光学領域であり、干渉波強度に応じた面積を有する正方形もしくは長方形によって構成されており、そのような正方形もしくは長方形の二次元的な中心がセルの二次元的な中心に一致するように配置されている。

この実施形態では、４通りのいずれかの属性値が付与されている単位領域の集合体からなる平面原画像が用いられる。図３９は、この第４の実施形態に係るホログラム記録媒体３０を示す平面図である。図示のとおり、この記録媒体３０の記録面は、４つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(b) ，Ｕ３(c) ，Ｕ４(d) に分割されている。ここで、符号(a) ，(b) ，(c) ，(d) は、各単位領域に付与された属性値ａ，ｂ，ｃ，ｄを示している。この記録媒体３０の記録面が、図示ように４つの単位領域に分けられているのは、作成プロセスにおいて、このような４つの単位領域から構成される平面原画像を用いたためである。

この記録媒体３０の作成プロセスでは、この４つの単位領域ごとに、それぞれ異なる密度で演算点が定義され、それぞれ異なるセルが配置される。すなわち、図３９の左上に示されている単位領域Ｕ１(a) については、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ６が定義され、図３７の左上に示されているセルＣ６が配置される。そして、このセルＣ６を分割するために、演算点Ｐ６について算出された干渉波強度が５段階に量子化され、その結果に応じて、図３８の左上に示すセルパターンＣ６０〜Ｃ６４のいずれかの分割態様が選択されることになる。

同様に、図３９の右上に示されている単位領域Ｕ２(b) については、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ７が定義され、図３７の右上に示されているセルＣ７が配置される。そして、このセルＣ７を分割するために、演算点Ｐ７について算出された干渉波強度が５段階に量子化され、その結果に応じて、図３８の右上に示すセルパターンＣ７０〜Ｃ７４のいずれかの分割態様が選択されることになる。

一方、図３９の左下に示されている単位領域Ｕ３(c) については、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ８が定義され、図３７の左下に示されているセルＣ８が配置される。そして、このセルＣ８を分割するために、演算点Ｐ８について算出された干渉波強度が５段階に量子化され、その結果に応じて、図３８の左下に示すセルパターンＣ８０〜Ｃ８４のいずれかの分割態様が選択されることになる。

そして、図３９の右下に示されている単位領域Ｕ２(d) については、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ９が定義され、図３７の右下に示されているセルＣ９が配置される。そして、このセルＣ９を分割するために、演算点Ｐ９について算出された干渉波強度が５段階に量子化され、その結果に応じて、図３８の右下に示すセルパターンＣ９０〜Ｃ９４のいずれかの分割態様が選択されることになる。

図４０は、この第４の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図３９の領域３３に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。図の左上部分は、図３９に示す単位領域Ｕ１(a) の一部分であり、図の右上部分は、図３９に示す単位領域Ｕ２(b) の一部分であり、図の左下部分は、図３９に示す単位領域Ｕ３(c) の一部分であり、図の右下部分は、図３９に示す単位領域Ｕ４(d) の一部分である。ここでも、波状の太線は、微小要素の面積分布の極大位置を示すために描き加えられたものであり、記録面に形成された干渉縞パターンを示す線ということになる。やはり波状の太線が、ほぼ図の水平方向に沿って伸びる線になっているが、これは図１７に示すように、記録面３０に対して、上方から入射する参照光Ｒを設定したためである。この例でも、立体原画像を再生するために必要な干渉縞パターンは、微小要素の面積分布として正しく記録されており、立体原画像の再生に何ら支障は生じない。

これに対して、図４１は、図４０に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図であり、縦方向の太線は、この格子線を示すために描き加えたものである。この図４１に含まれている格子線のみを抽出した平面図を図４２に示す（図では便宜上、上下の単位領域の境界を示す線も描かれている）。図示のとおり、上半分の２つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(b) 内の格子線のピッチは０．６μｍであるのに対し、下半分の２つの単位領域Ｕ３(c) ，Ｕ４(d) 内の格子線のピッチは０．４μｍとなっている。したがって、上下の単位領域は、互いに異なった態様（異なった色）で観察されることになり、観察時には、互いに異なる面として把握されることになる。

一方、図４３は、図４０に示す多数の微小要素を横方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図であり、横方向の太線は、この格子線を示すために描き加えたものである。この図４３に含まれている格子線のみを抽出した平面図を図４４に示す（図では便宜上、左右の単位領域の境界を示す線も描かれている）。図示のとおり、左半分の２つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ３(c) 内の格子線のピッチは０．６μｍであるのに対し、右半分の２つの単位領域Ｕ２(b) ，Ｕ４(d) 内の格子線のピッチは０．４μｍとなっている。したがって、左右の単位領域は、互いに異なった態様（異なった色）で観察されることになり、観察時には、互いに異なる面として把握されることになる。

結局、この第４の実施形態に係る記録媒体３０の場合、媒体の上方から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、立体原画像の再生と平面原画像の再生との双方が行われることになる。立体原画像の再生が行われるのは、図１７に示すように、記録面３０に対して上方から参照光Ｒを照射した状態で生成されたホログラム干渉縞が記録されているため、図１８に示す観察環境において、立体原画像の理想的な再生が行われるためである。一方、平面原画像の再生が行われるのは、図４４に示すように、横方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察され、しかも左右の単位領域では、格子線ピッチが異なっているため、異なる色彩をもった領域として観察されるためである。ただ、立体原画像を記録するための縞のピッチと平面原画像を記録するための縞のピッチは異なるため、立体原画像と平面原画像とは、互いに異なる観察角度において再生されることになる。

これに対して、この記録媒体３０に対して、横方向から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、ホログラム干渉縞として記録されている立体原画像の再生は行われないが、平面原画像の再生は行われることになる。これは、図４２に示すように、縦方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察され、しかも上下の単位領域では、格子線ピッチが異なっているため、異なる色彩をもった領域として観察されるためである。

かくして、この第４の実施形態として示した記録媒体３０は、図２に示すとおり、上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、立体原画像と平面原画像との双方が再生像として観察され（見える角度は両者で異なる）、横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、平面原画像のみが再生像として観察される記録媒体として機能する。

ここで留意すべき点は、この第４の実施形態の場合、再生される平面原画像は、記録対象となった元の平面原画像とは若干異なる点である。この第４の実施形態に係る記録媒体を作成するプロセスで用いられた元の平面原画像は、図３９に示すような４つの単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(b) ，Ｕ３(c) ，Ｕ４(d) から構成される画像である。ところが、実際に観察される平面原画像は、この元の平面原画像どおりではなく、一部の単位領域が融合した画像になっている。

たとえば、媒体の上方から再生用照明光Ｌを当てたときに観察される平面原画像は、図４４に示す横方向の格子線として機能する微小要素の回折機能により再生されるものであるため、左右の単位領域は互いに異なる色で提示されるが、上下の単位領域は同じ色で提示されることになる。その結果、単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ３(c) は融合し、単位領域Ｕ２(b) ，Ｕ４(d) も融合した状態になる。

一方、媒体の横方向から再生用照明光Ｌを当てたときに観察される平面原画像は、図４２に示す縦方向の格子線として機能する微小要素の回折機能により再生されるものであるため、上下の単位領域は互いに異なる色で提示されるが、左右の単位領域は同じ色で提示されることになる。その結果、単位領域Ｕ１(a) ，Ｕ２(b) は融合し、単位領域Ｕ３(c) ，Ｕ４(d) も融合した状態になる。

このように、ここで述べた第４の実施形態は、元の平面原画像を構成する単位領域の一部が融合した状態で観察される、という特有の性質を有しており、この特有の性質を利用すれば、非常にユニークな特殊効果を付加することが可能になる。

＜＜＜ §１０．本発明の第５の実施形態 ＞＞＞
ここで述べる第５の実施形態は、上述した第４の実施形態の特殊効果を利用して、２通りの平面原画像の記録を可能にしたものである。図４５は、その基本概念を示す図である。図示のとおり、この第５の実施形態では、立体原画像１０と、第１の平面原画像２０Ｓ（Ｓは、星：Starを示す）と、第２の平面原画像２０Ｈ（Ｈは、ハート：Heartを示す）と、を同一の記録媒体３０上に重畳記録することが可能になる。

ここでは、図４５に示すように、星をモチーフとした第１の平面原画像２０Ｓが、単位領域ＵＳ１（絵柄部分）と単位領域ＵＳ２（背景部分）とによって構成されており、ハートをモチーフとした第２の平面原画像２０Ｈが、単位領域ＵＨ１（絵柄部分）と単位領域ＵＨ２（背景部分）とによって構成されているものとする。そして、いずれの平面原画像についても、絵柄部分には絵柄属性を示す属性値「ａ」を付与し、背景部分には背景属性を示す属性値「ｂ」を付与することにする。ここで、付与された属性値を(a) ，(b) で示すことにすれば、平面原画像２０Ｓは単位領域ＵＳ１(a) ，ＵＳ２(b) によって構成され、平面原画像２０Ｈは単位領域ＵＨ１(a) ，ＵＨ２(b) によって構成されていることになる。

続いて、記録面３０上に、第１の平面原画像２０Ｓの各単位領域ＵＳ１(a) ，ＵＳ２(b) に対応する領域と、第２の平面原画像２０Ｈの各単位領域ＵＨ１(a) ，ＵＨ２(b) に対応する領域とを重ね、重ねられた各領域の輪郭線で囲まれた個々の閉領域を新たな単位領域と定義する。図４６は、記録面３０上に、このような定義を行った状態を示す平面図である。図示のとおり、星マークとハートマークとが、記録面３０上で重畳した状態になり、記録面３０上には、新たな単位領域（図４６において、星の輪郭線もしくはハートの輪郭線または記録面３０全体の輪郭線で囲まれた個々の閉領域）が形成される。そこで、この新たな単位領域について、次の４通りの属性値のいずれかを付与することにする。

まず、星マークの内側かつハートマークの内側に該当する単位領域には、第１の属性値「ＨＳ」を与える。そして、星マークの内側かつハートマークの外側に該当する単位領域には、第２の属性値「Ｓ」を与える。一方、ハートマークの内側かつ星マークの外側に該当する単位領域には、第３の属性値「Ｈ」を与える。最後に、星マークの外側かつハートマークの外側に該当する単位領域には、第４の属性値「Ｏ」を与える。図４６には、各単位領域にこのような属性値を与えた状態が示されている。元の平面原画像２０Ｓ，２０Ｈ上では、絵柄属性「ａ」と背景属性「ｂ」の２通りの属性しか定義されていなかったが、これら２つの平面原画像２０Ｓ，２０Ｈを重畳した記録面３０上では、４通りの属性値「ＨＳ」，「Ｓ」，「Ｈ」，「Ｏ」が定義されることになる。

ここで、第１の属性値「ＨＳ」をもつ単位領域については、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ６を定義し、図３７の左上に示されているセルＣ６を配置することにする。そして、このセルＣ６を分割するために、演算点Ｐ６について算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図３８の左上に示すセルパターンＣ６０〜Ｃ６４のいずれかの分割態様を選択する。

また、第２の属性値「Ｓ」をもつ単位領域については、横方向ピッチＰｘ１（０．６μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ７を定義し、図３７の右上に示されているセルＣ７を配置することにする。そして、このセルＣ７を分割するために、演算点Ｐ７について算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図３８の右上に示すセルパターンＣ７０〜Ｃ７４のいずれかの分割態様を選択する。

一方、第３の属性値「Ｈ」をもつ単位領域については、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ１（０．６μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ８を定義し、図３７の左下に示されているセルＣ８を配置することにする。そして、このセルＣ８を分割するために、演算点Ｐ８について算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図３８の左下に示すセルパターンＣ８０〜Ｃ８４のいずれかの分割態様を選択する。

そして、第４の属性値「Ｏ」をもつ単位領域については、横方向ピッチＰｘ２（０．４μｍ）、縦方向ピッチＰｙ２（０．４μｍ）で格子状に配列された演算点Ｐ９を定義し、図３７の右下に示されているセルＣ９を配置することにする。そして、このセルＣ９を分割するために、演算点Ｐ９について算出された干渉波強度を５段階に量子化し、その結果に応じて、図３８の右下に示すセルパターンＣ９０〜Ｃ９４のいずれかの分割態様を選択する。

さて、このような方法で作成された第５の実施形態に係る記録媒体３０を観察した場合に、どのような再生像が得られるかを考えてみよう。まず、媒体の上方から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、立体原画像の再生と平面原画像の再生との双方が行われることになる。立体原画像の再生が行われるのは、図１７に示すように、記録面３０に対して上方から参照光Ｒを照射した状態で生成されたホログラム干渉縞が記録されているため、図１８に示す観察環境において、立体原画像の理想的な再生が行われるためである。

一方、平面原画像の再生が行われるのは、図４４に示すように、横方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察されるためである。但し、このような観察条件では、格子線の縦方向ピッチが異なる単位領域は、互いに異なる色で観察されるので、相互に異なる領域として把握されることになるが、格子線の縦方向ピッチが同じになる単位領域は同一の色で観察されるので、融合した１つの領域として把握されることになる。

具体的には、図３７に示すセルＣ６とＣ８とは、同一の縦幅Ｐｙ１（０．６μｍ）を有しているため、セルＣ６が配置される第１の属性値「ＨＳ」の単位領域とセルＣ８が配置される第３の属性「Ｈ」の単位領域とは同一の色で観察され、融合した１つの領域として把握される。同様に、図３７に示すセルＣ７とＣ９とは、同一の縦幅Ｐｙ２（０．４μｍ）を有しているため、セルＣ７が配置される第２の属性値「Ｓ」の単位領域とセルＣ９が配置される第４の属性「Ｏ」の単位領域とは同一の色で観察され、融合した１つの領域として把握される。その結果、図４６において、「ＨＳ」および「Ｈ」と記された領域が１つの融合領域として把握され、「Ｓ」および「Ｏ」と記された領域が別な１つの融合領域として把握されることになり、ハートマークが観察されることになる。

かくして、この第５の実施形態として示した記録媒体３０は、図４７(a) に示すとおり、上方から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、ハートマークのモチーフからなる平面原画像２０Ｈが再生像として観察されることになる。なお、前述したとおり、このとき、立体原画像の再生像も観察可能であるが、縞の記録ピッチが異なるため、ハートマークと立体原画像とは、見える観察角度は異なる。

これに対して、この記録媒体３０に対して、横方向から再生用照明光Ｌを当てて観察すると、ホログラム干渉縞として記録されている立体原画像の再生は行われないが、平面原画像の再生は行われることになる。これは、図４２に示すように、縦方向の格子線として機能する微小要素の配列により、再生用照明光Ｌの一部が回折光として観察されるためである。但し、このような観察条件では、格子線の横方向ピッチが異なる単位領域は、互いに異なる色で観察されるので、相互に異なる領域として把握されることになるが、格子線の横方向ピッチが同じになる単位領域は同一の色で観察されるので、融合した１つの領域として把握されることになる。

具体的には、図３７に示すセルＣ６とＣ７とは、同一の横幅Ｐｘ１（０．６μｍ）を有しているため、セルＣ６が配置される第１の属性値「ＨＳ」の単位領域とセルＣ７が配置される第２の属性「Ｓ」の単位領域とは同一の色で観察され、融合した１つの領域として把握される。同様に、図３７に示すセルＣ８とＣ９とは、同一の横幅Ｐｘ２（０．４μｍ）を有しているため、セルＣ８が配置される第３の属性値「Ｈ」の単位領域とセルＣ９が配置される第４の属性「Ｏ」の単位領域とは同一の色で観察され、融合した１つの領域として把握される。その結果、図４６において、「ＨＳ」および「Ｓ」と記された領域が１つの融合領域として把握され、「Ｈ」および「Ｏ」と記された領域が別な１つの融合領域として把握されることになり、星マークが観察されることになる。

かくして、この第５の実施形態として示した記録媒体３０は、図４７(b) に示すとおり、横方向から再生用照明光Ｌを照射した状態で正面から見ると、星マークのモチーフからなる平面原画像２０Ｓが再生像として観察されることになる。

以上、本発明の第５の実施形態を、図示する一例について述べたが、この実施形態を一般論で説明すると、次のようなプロセスを実行すればよい。

まず、平面原画像準備段階では、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第１の平面原画像を示すデータと、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第２の平面原画像を示すデータと、を用意する。次に、単位領域設定段階で、記録面３０上に、第１の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、第２の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、を重ね、重ねられた各領域の輪郭線で囲まれた個々の閉領域を新たな単位領域と定義する。そして、記録面３０上の各位置について、第１の平面原画像および第２の平面原画像の双方について絵柄属性が定義されている場合には第１の属性値を与え、第１の平面原画像については絵柄属性が、第２の平面原画像については背景属性が、それぞれ定義されている場合には第２の属性値を与え、第１の平面原画像については背景属性が、第２の平面原画像については絵柄属性が、それぞれ定義されている場合には第３の属性値を与え、第１の平面原画像および第２の平面原画像の双方について背景属性が定義されている場合には第４の属性値を与えることにより、記録面３０上に第１〜第４のいずれかの属性値をもった複数の単位領域を設定する。

一方、演算点定義段階では、Ｘ軸方向のピッチとして、ピッチＰｘ１およびピッチＰｘ２の２通りのピッチを定め、Ｙ軸方向のピッチとして、ピッチＰｙ１およびピッチＰｙ２の２通りのピッチを定め、第１の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、第２の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行い、第３の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、第４の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行うようにすればよい。

また、セル定義段階では、記録面３０上の各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチに等しい矩形状のセルを定義すればよい。

＜＜＜ §１１．本発明に係るホログラム記録媒体の構造 ＞＞＞
最後に、これまで述べてきた本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法によって作成された記録媒体の構造の特徴を述べておく。

前述したとおり、図２１は、図２０に示す記録媒体３０の一部分の領域３１の拡大平面図である。図示のとおり、媒体表面には、多数の微小要素（斜線によるハッチングもしくはドットによるハッチングが施された個々の矩形）が配置されている。実際の媒体では、各微小要素の内部は第１の光学特性を示し、その外部（図に白地で示されている部分）は第２の光学特性を示す。微小要素の内側領域と外側領域との間で、光学特性（反射型ホログラム記録媒体の場合は光学的反射特性、透過型ホログラム記録媒体の場合は光学的吸収特性）を変える方法としては、これまでも述べたとおり、媒体の表面の材質を変える、媒体表面の微小要素の部分にインキ層や金属層などを付着させる、微小要素の部分に溝を掘る（媒体の表層部分に形成された溝によって微小要素を構成する）、などの方法を採ることができる。

なお、各微小要素に施されたハッチングの相違は、光学特性の相違を示すものではなく、所属する単位領域の属性の相違を示すものである。すなわち、斜線によるハッチングが施された微小要素は、第１の属性値「ａ」をもつ単位領域Ｕ５(a) ，Ｕ６(a) に所属する要素であり、ドットによるハッチングが施された微小要素は、第２の属性値「ｂ」をもつ単位領域Ｕ０(b) に所属する要素である。図では、所属する単位領域を明瞭に示すために、各微小要素に２通りのハッチングを施して区別しているが、実際の物理的媒体上に形成された微小要素は、いずれも同じ光学特性を有している。

これらの微小要素の配列には、立体原画像の情報と平面原画像の情報との双方が含まれていることになる。すなわち、図２２に波状の太線で示されているように、媒体表面上における微小要素の面積分布によって構成される干渉縞は、立体原画像の情報をもつホログラム干渉縞になっており、このホログラム干渉縞による光の回折現象によって所定の立体原画像が再生される。

一方、図２３に太線で示されているように、各微小要素は、いずれも媒体表面上の特定方向（図示の例の場合は縦方向）に沿った列をなすように配置されており、同一の列上に並んで配置されている微小要素の各中心点を、この特定方向に連結することにより得られる格子線（図示の太線）による光の回折現象によって所定の平面原画像が再生される。具体的には、図２３に示す格子線のピッチは、図２４に示すとおり、単位領域の属性値によって異なり、同じピッチの格子線が形成された単位領域は同一の色で観察され、異なるピッチの格子線が形成された単位領域は異なる色で観察される。

本発明の重要な特徴は、平面原画像を構成する複数の単位領域について、内部に配置する微小要素のピッチを異ならせるという点である。このような観点から本発明に係るホログラム記録媒体の特徴を捉えると、媒体表面に、所定の平面原画像を構成する複数の単位領域が形成されており、各単位領域には、多数の微小要素が単位領域ごとに固有のピッチで規則的に配置されており、各微小要素の内部は第１の光学特性を示し、各微小要素の外部は第２の光学特性を示し、かつ、この媒体表面上における微小要素の面積分布により、所定の立体原画像を再生可能な干渉縞が形成されている、ということができる。

特に、平面原画像として二値画像が用いられている場合には、媒体表面に、当該平面原画像の絵柄部分を構成する第１属性の単位領域と、当該平面原画像の背景部分を構成する第２属性の単位領域と、が設けられており、第１属性の単位領域には、多数の微小要素が第１のピッチで規則的に配置されており、第２属性の単位領域には、多数の微小要素が第２のピッチで規則的に配置されていることになる。

このように、本発明に係るホログラム記録媒体を構成する各微小要素は、ホログラム干渉縞や回折格子を構成する光学要素として機能する必要があるので、その配置ピッチは、光の波長のオーダーに設定する必要がある。たとえば、図２１に示す例の場合、斜線によるハッチングが施された微小要素の横方向の配置ピッチは０．６μｍ、縦方向の配置ピッチは０．２μｍであり、ドットによるハッチングが施された微小要素の横方向の配置ピッチは０．４μｍ、縦方向の配置ピッチは０．２μｍである。このように、微小要素の配置ピッチは、１μｍ以下の寸法に設定されるため、単位領域ごとの配置ピッチの相違は、光学顕微鏡を用いた観察でも認識することが困難である。このような特徴は、偽造防止の観点から有益である。

一般的なホログラム記録媒体の場合、実用上、微小要素の配置ピッチを、０．１μｍ〜５μｍの範囲に設定するのが好ましい。したがって、演算点定義段階では、演算点のＸ軸方向のピッチおよびＹ軸方向のピッチを、０．１μｍ〜５μｍの範囲に設定すればよい。

微小要素の配置ピッチの下限を０．１μｍに設定するのは、物理的媒体の表面上に微小要素を形成するプロセスを行うために最適と考えられる電子線描画装置の解像度の限界が、現在の技術では、０．１μｍ程度であるからである。微小要素の配置ピッチを、０．１μｍより小さく設定しても、現在の技術では、そのような微小要素の集合体を、一般的な電子線描画装置で描画することは困難である。また、微小要素の配置ピッチを０．１μｍ未満に設定しても、可視波長域の光の回折には役立たないので、肉眼で観察する一般的なホログラム記録媒体の場合、微小要素の配置ピッチは、０．１μｍ以上に設定するのが好ましい。

一方、微小要素の配置ピッチの上限を５μｍに設定するのは、立体像を人間が両目で観察する一般的な観察環境を考慮すると、配置ピッチが５μｍを越えると、可視波長域での立体像の正常な観察ができなくなるためである。具体的には、両目の間隔を６５ｍｍ、ホログラム記録媒体からの観察距離を５００ｍｍとすると、両目で立体像を観察するために必要な回折角θの条件は、tanθ＝（６５ｍｍ／２）／５００ｍｍとなるので、θ＝３．７２°が得られる。

ここで、１次回折光のみを考慮することにして、回折現象の式「ｄ・sinθ＝λ」を適用して干渉縞ピッチの値ｄを求めてみる。θには、上述の回折角θ＝３．７２°を用い、λには、可視波長域の上限である波長λ＝６３３ｎｍを用いることにすれば、干渉縞ピッチの上限値ｄ＝９７５６ｎｍが得られる。シャノンの標本化定理により、ピッチｄの干渉縞を記録するためには、微小要素の配置ピッチをｄ／２以下に設定する必要があるので、結局、上述した観察条件を前提とした場合、微小要素の配置ピッチの上限は、約４．９μｍということになる。このような理由から、実用上、微小要素の配置ピッチの上限を５μｍ程度に設定するのが好ましい。

立体原画像と平面原画像とを同一媒体上に重畳記録する概念を示す図である。 本発明に係るホログラム記録媒体において、照明光の照射方向を変えることにより、再生像が変化する様子を示す図である。 従来の重畳記録方法の基本概念を示すための記録面の平面図である。 従来の別な重畳記録方法の基本概念を示すための記録面の平面図である。 光学的に干渉縞として立体像を記録する一般的なホログラフィーの手法を示す斜視図である。 記録面３０上の演算点Ｐ（ｘ，ｙ）における干渉波強度を演算するための具体的な演算式の一例を示す図である。 図５に示す光学的現象をコンピュータ上でシミュレートする上で、記録面上に定義される演算点ＰおよびセルＣを示す平面図である。 図７に示すセルＣ（ｉ，ｊ）の分割態様の一例を示す平面図である。 図７に示す１つのセルＣを構成するための物理的媒体の一部をなすブロック（１セルに対応するブロック）の構成例を示す斜視図である。 本発明における演算点配列およびセル配列の一例を示す平面図である。 図１０に示すセルＣ１，Ｃ２の分割態様の一例を示す平面図である。 本発明で用いる平面原画像の一例を示す平面図である。 本発明で用いる画素の集合体からなる平面原画像の一例を示す平面図である。 図１３に示す画素Ｂ（ａ）の内部に定義された演算点Ｐ１およびセルＣ１を示す平面図である。 図１３に示す画素Ｂ（ｂ）の内部に定義された演算点Ｐ２およびセルＣ２を示す平面図である。 本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法の基本手順を示す流れ図である。 本発明に係るホログラム記録媒体の製造方法における参照光定義の一例を示す側面図である。 本発明に係るホログラム記録媒体の観察態様の一例を示す側面図である。 本発明に係るホログラム記録媒体の製造装置の基本構成を示すブロック図である。 本発明に係るホログラム記録媒体上に記録されている平面原画像の一例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図２０の領域３１に対応する部分）を拡大した平面図である。 図２１に示す多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。 図２１に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 図２３に含まれている格子線のみを抽出して示した平面図である。 図２４に示されている格子線により、平面原画像の再生が行われる原理を示す側面図（上段）および平面図（下段）である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録媒体で用いられているセルＣ２，Ｃ３を示す平面図である。 図２６に示すセルＣ２，Ｃ３の分割態様の一例を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図２０の領域３１に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。 図２８に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録媒体で用いられているセルＣ４，Ｃ５を示す平面図である。 図３０に示すセルＣ４，Ｃ５の分割態様の一例を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録媒体の一部（図２０の領域３２に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。 図３２に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 図３３に含まれている格子線のみを抽出して示した平面図である。 図３２に示す多数の微小要素を横方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 図３５に含まれている格子線のみを抽出して示した平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラム記録媒体で用いられているセルＣ６〜Ｃ９を示す平面図である。 図３７に示すセルＣ６〜Ｃ９の分割態様の一例を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るホログラム記録媒体を示す平面図である。 図３９に示すホログラム記録媒体の一部（図３９の領域３３に対応する部分）を拡大し、多数の微小要素の面積分布により、立体原画像の再生が可能な干渉縞が形成されていることを示す平面図である。 図４０に示す多数の微小要素を縦方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 図４１に含まれている格子線のみを抽出して示した平面図である。 図４０に示す多数の微小要素を横方向に連結する線により、平面原画像の再生が可能な格子線が形成されていることを示す平面図である。 図４３に含まれている格子線のみを抽出して示した平面図である。 本発明の第５の実施形態において、立体原画像と２枚の平面原画像とを同一媒体上に重畳記録する概念を示す図である。 本発明の第５の実施形態における各単位領域の属性定義を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態において、照明光の照射方向を変えることにより、再生像が変化する様子を示す図である。

符号の説明

１０：立体原画像／実在の物体
２０，２０Ｓ，２０Ｈ：平面原画像
３０：記録面／ホログラム記録媒体
３１〜３３：ホログラム記録媒体の一部分の領域
４０：再生立体像
１１０：立体原画像データ格納部
１２０：演算条件設定部
１３０：干渉波強度演算部
１４０：平面原画像データ格納部
１５０：単位領域設定部
１６０：演算点定義部
１７０：セル定義部
１８０：セル分割部
１９０：二値画像出力部
Ａ，Ａ（ｉ，ｊ）：干渉波強度
Ａ１１：立体原画像記録領域
Ａ１２：平面原画像記録領域
Ａ２１：奇数番目の短冊状領域
Ａ２２：偶数番目の短冊状領域
ａ，ｂ：属性値
Ｂ（ａ）：絵柄画素
Ｂ（ｂ）：背景画素
Ｂｘ，Ｂｙ：画素の寸法
Ｃ（ｉ，ｊ），Ｃ１〜Ｃ９：セル
Ｃ１０〜Ｃ９４：セルの分割態様を示すセルパターン
Ｄ１〜Ｄ３：セルを構成する物理的媒体の寸法
Ｇ：溝
Ｇ１〜Ｇ３：溝の寸法
Ｈ：属性値
ＨＳ：属性値
Ｌ：再生用照明光
Ｌｗ：再生用白色照明光
Ｍ（ｉ，ｊ）：１セルを構成する物理的なブロック
Ｏ（１），Ｏ（ｋ），Ｏ（Ｋ）：点光源
Ｏ：属性値
Ｐ（ｘ，ｙ），Ｐ（ｘ′，ｙ′）：演算点
Ｐ（ｉ，ｊ），Ｐ１〜Ｐ９：演算点
Ｐｘ，Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘａ，Ｐｘｂ，：演算点のＸ軸方向のピッチ
Ｐｙ，Ｐｙ１，Ｐｙ２，Ｐｙａ，Ｐｙｂ，：演算点のＹ軸方向のピッチ
Ｒ：参照光
Ｒ１，Ｒ２：回折光
Ｓ：属性値
Ｓ１：セルを構成する物理的なブロックＭ（ｉ，ｊ）に形成された溝Ｇの底面（第１の光学領域）
Ｓ２：セルを構成する物理的なブロックＭ（ｉ，ｊ）の溝Ｇが形成されていない上面（第２の光学領域）
Ｓ１〜Ｓ９：流れ図の各ステップ
Ｕ０〜Ｕ８：単位領域
ＵＳ１，ＵＳ２，ＵＨ１，ＵＨ２：単位領域
Ｘ，Ｙ，Ｚ：三次元座標系の座標軸
θ：参照光Ｒの入射角／再生用照明光Ｌの入射角

Claims (31)

1. 三次元空間上に定義された立体原画像を示すデータを用意する立体原画像準備段階と、
   二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合からなる平面原画像を示すデータを用意する平面原画像準備段階と、
   前記平面原画像に基づいて、記録面上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する単位領域設定段階と、
   同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、前記記録面上に設定された各単位領域内に所定密度で演算点を定義する演算点定義段階と、
   前記記録面上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルを定義するセル定義段階と、
   前記立体原画像と前記記録面とを同一の三次元空間内に配置し、前記記録面に対して所定の参照光を定義する演算条件設定段階と、
   前記記録面上に定義された各演算点の位置について、前記立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と前記参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める干渉波強度演算段階と、
   前記セル定義段階で定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分けるセル分割段階と、
   前記記録面に対応する対応面をもった物理的媒体を用意し、前記対応面に対して加工を施し、前記第１の光学領域に対応する領域と前記第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにする媒体加工段階と、
   を有することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
2. 請求項１に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   セル定義段階で、同一の単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
3. 請求項２に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   セル定義段階で、同一の属性値をもった単位領域内の各演算点位置には、同一形状かつ同一面積のセルを定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
4. 請求項１に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   セル定義段階で、各演算点をその中心位置に含むセルを定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
5. 請求項１に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   演算点定義段階で、記録面上にＸＹ座標系を定義し、各単位領域内に、Ｘ軸に平行な格子線を一定ピッチで配置するとともに、Ｙ軸に平行な格子線を一定ピッチで配置することにより、縦横に交差する格子線からなる格子をそれぞれ定義し、このとき、同一の属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチが同一となり、かつ、Ｙ軸に平行な格子線のピッチも同一となるようにし、異なる属性値をもった単位領域については、Ｘ軸に平行な格子線のピッチおよびＹ軸に平行な格子線のピッチのいずれか一方または双方が異なるようにし、個々の格子の格子点位置にそれぞれ演算点を定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
6. 請求項５に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   セル定義段階で、各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチＰｙに等しい矩形状のセルを定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
7. 請求項６に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   平面原画像準備段階で、それぞれ所定の画素値をもつ多数の画素の配列からなる平面原画像を示すデータを用意し、
   単位領域設定段階で、前記平面原画像の画素配列に対応した画素配列を記録面上に形成し、前記記録面上において、同一の画素値をもった隣接画素の集合体によって１つの単位領域を設定することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
8. 請求項７に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   平面原画像準備段階で、第１の画素値をもつ画素と第２の画素値をもつ画素との集合体からなる二値画像を示すデータを用意し、
   単位領域設定段階で、記録面上において、第１の画素値をもった隣接画素の集合体からなる単位領域と、第２の画素値をもった隣接画素の集合体からなる単位領域と、を設定することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
9. 請求項７または８に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
   単位領域設定段階で、記録面上に形成される画素のＸ軸方向の寸法を画素幅Ｂｘ、Ｙ軸方向の寸法を画素幅Ｂｙとしたときに、
   演算点定義段階で、各単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチＰｘの公倍数が前記画素幅Ｂｘと等しくなり、Ｙ軸方向のピッチＰｙの公倍数が前記画素幅Ｂｙと等しくなるように、演算点の定義を行うことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
10. 請求項５に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    平面原画像準備段階で、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第１の平面原画像を示すデータと、絵柄属性をもつ単位領域と背景属性をもつ単位領域とによって構成された第２の平面原画像を示すデータと、を用意し、
    単位領域設定段階で、記録面上に、前記第１の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、前記第２の平面原画像の各単位領域に対応する領域と、を重ね、重ねられた各領域の輪郭線で囲まれた個々の閉領域を新たな単位領域と定義し、前記記録面上の各位置について、前記第１の平面原画像および前記第２の平面原画像の双方について絵柄属性が定義されている場合には第１の属性値を与え、前記第１の平面原画像については絵柄属性が、前記第２の平面原画像については背景属性が、それぞれ定義されている場合には第２の属性値を与え、前記第１の平面原画像については背景属性が、前記第２の平面原画像については絵柄属性が、それぞれ定義されている場合には第３の属性値を与え、前記第１の平面原画像および前記第２の平面原画像の双方について背景属性が定義されている場合には第４の属性値を与えることにより、記録面上に第１〜第４のいずれかの属性値をもった複数の単位領域を設定し、
    演算点定義段階で、Ｘ軸方向のピッチとして、ピッチＰｘ１およびピッチＰｘ２の２通りのピッチを定め、Ｙ軸方向のピッチとして、ピッチＰｙ１およびピッチＰｙ２の２通りのピッチを定め、前記第１の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、前記第２の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ１、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行い、前記第３の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ１となる演算点の定義を行い、前記第４の属性値をもった単位領域内には、Ｘ軸方向のピッチがＰｘ２、Ｙ軸方向のピッチがＰｙ２となる演算点の定義を行うことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
11. 請求項１０に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    セル定義段階で、各単位領域内に、Ｘ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＸ軸方向のピッチに等しく、Ｙ軸方向の幅が、当該単位領域についての演算点のＹ軸方向のピッチに等しい矩形状のセルを定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
12. 請求項５〜１１のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    演算点定義段階で、演算点のＸ軸方向のピッチおよびＹ軸方向のピッチを、０．１μｍ〜５μｍの範囲に設定することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    演算条件設定段階で、ＸＹＺ三次元座標空間に立体原画像を配置し、この座標空間のＸＹ平面上に記録面を配置し、この記録面に対して所定の入射角θをもってＹＺ平面に平行な方向から入射する平面波を参照光として定義することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    干渉波強度演算段階で、立体原画像の各部から放出された物体光の広がり角度に所定の制限を課した状態で干渉波の強度演算を行うことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    セル分割段階で、セルの中心部に干渉波強度に応じた面積をもった第１の光学領域が位置し、その周囲に第２の光学領域が位置するように、セルの分割を行うことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
16. 請求項１〜１４のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    セル定義段階で、矩形状のセルを定義し、
    セル分割段階で、「セルの縦幅と等しい縦幅を有し、干渉波強度に応じた横幅を有する矩形」をセルの横方向に関する中央位置に配置し、当該矩形の内部を第１の光学領域とし、当該矩形の外部を第２の光学領域とすることを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    媒体加工段階で、第１の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性と、第２の光学領域に対応する領域の光学的反射特性または光学的吸収特性とが異なるように、物理的媒体の対応面に対して加工を施すことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
18. 請求項１７に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    媒体加工段階で、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について、その表層部分の材質を変化させる加工もしくはその表層部分に付加的な材料層を形成する加工を施すことを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
19. 請求項１〜１６のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    媒体加工段階で、物理的媒体の第１の光学領域に対応する領域もしくは第２の光学領域に対応する領域について溝堀加工を施すことにより、凹凸構造を形成し、この凹凸構造によって、第１の光学領域に対応する領域と第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示すようにすることを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
20. 請求項１９に記載のホログラム記録媒体の製造方法において、
    媒体加工段階で、物理的媒体の対応面に対して電子線描画装置を用いたリソグラフィ工程を含む加工を施すことにより、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、多数の物理的媒体を複製することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
21. 所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
    前記記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域内にそれぞれ単位領域ごとに固有の密度で演算点を定義し、各演算点における干渉波強度を演算によって求め、各演算点の位置に、当該演算点について求められた干渉波強度を光学的に記録することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
22. 所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
    前記記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域には複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであれば密度も同じになり、属性が異なれば密度も異なるように、それぞれ属性に応じた固有の密度で演算点を定義し、各演算点における干渉波強度を演算によって求め、各演算点の位置に、当該演算点について求められた干渉波強度を光学的に記録することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
23. 所定の立体原画像から放出される物体光の合成波と所定の参照波とによって記録面上に生じる干渉波の強度分布を、計算機を用いた演算により求めるホログラム記録媒体の製造方法において、
    前記記録面上に複数の単位領域を定義し、各単位領域には複数通りの属性のうちのいずれか１つを与え、各単位領域内に、属性が同じであればピッチも同じになり、属性が異なればピッチも異なるように、それぞれ属性に応じた固有のピッチでセルを規則的に配置し、
    各セル内の代表位置における干渉波強度を演算によって求め、各セルを、当該セルについて求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分け、
    前記記録面に対応する対応面上において、前記第１の光学領域に対応する領域と前記第２の光学領域に対応する領域とが互いに異なる光学特性を示す物理的媒体を作成することを特徴とするホログラム記録媒体の製造方法。
24. 請求項１〜２０のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法における単位領域設定段階、演算点定義段階、セル定義段階、演算条件設定段階、干渉波強度演算段階、セル分割段階をコンピュータに実行させるためのプログラム。
25. 請求項１〜２３のいずれかに記載のホログラム記録媒体の製造方法によって製造されたホログラム記録媒体。
26. 三次元空間上に定義された立体原画像を示すデータを格納する立体原画像データ格納部と、
    二次元平面上に定義され、それぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域の集合からなる平面原画像を示すデータを格納する平面原画像データ格納部と、
    前記平面原画像に基づいて、記録面上にそれぞれ所定の属性値をもった複数の単位領域を設定する単位領域設定部と、
    同一の属性値をもった単位領域については密度が同一となり、異なる属性値をもった単位領域については密度が異なるように、前記記録面上に設定された各単位領域内に所定密度で演算点を定義する演算点定義部と、
    前記記録面上の各演算点位置に、それぞれ所定の面積をもったセルを定義するセル定義部と、
    前記立体原画像と前記記録面とを同一の三次元空間内に配置し、前記記録面に対して所定の参照光を定義する演算条件設定部と、
    前記記録面上に定義された各演算点の位置について、前記立体原画像の各部から放出された物体光の合成波と前記参照光とによって生じる干渉波の強度を演算によって求める干渉波強度演算部と、
    前記セル定義部が定義した個々のセルを、当該セルの演算点について求められた干渉波強度に応じた面積比で、第１の光学領域と第２の光学領域とに分けるセル分割部と、
    前記記録面上に定義されている個々のセルの第１の光学領域の部分と第２の光学領域の部分とが互いに異なる領域であることを示す二値画像のデータを出力する二値画像出力部と、
    を備えることを特徴とするホログラム記録媒体の製造装置。
27. 媒体表面に、多数の微小要素が配置されており、前記微小要素の内部は第１の光学特性を示し、前記微小要素の外部は第２の光学特性を示し、
    各微小要素は、いずれも媒体表面上の特定方向に沿った列をなすように配置されており、同一の列上に並んで配置されている前記微小要素の各中心点を、前記特定方向に連結することにより得られる格子線による光の回折現象によって所定の平面原画像が再生され、
    媒体表面上における前記微小要素の面積分布によって構成される干渉縞による光の回折現象によって所定の立体原画像が再生されることを特徴とするホログラム記録媒体。
28. 媒体表面に、所定の平面原画像を構成する複数の単位領域が形成されており、各単位領域には、多数の微小要素が単位領域ごとに固有のピッチで規則的に配置されており、前記微小要素の内部は第１の光学特性を示し、前記微小要素の外部は第２の光学特性を示し、
    媒体表面上における前記微小要素の面積分布により、所定の立体原画像を再生可能な干渉縞が形成されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
29. 請求項２８に記載のホログラム記録媒体において、
    媒体表面に、所定の平面原画像の絵柄部分を構成する第１属性の単位領域と、前記平面原画像の背景部分を構成する第２属性の単位領域と、が設けられており、前記第１属性の単位領域には、多数の微小要素が第１のピッチで規則的に配置されており、前記第２属性の単位領域には、多数の微小要素が第２のピッチで規則的に配置されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
30. 請求項２７〜２９のいずれかに記載のホログラム記録媒体において、
    微小要素の配置ピッチが、０．１μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とするホログラム記録媒体。
31. 請求項２７〜３０のいずれかに記載のホログラム記録媒体において、
    微小要素が媒体の表層部分に形成された溝によって構成されていることを特徴とするホログラム記録媒体。