JP3854220B2 - Method for producing hologram recording medium - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はホログラム記録媒体の作成方法、特に、真正な物品であることを証明するためのセキュリティ用ホログラムシールへの利用に適したホログラム記録媒体の作成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
クレジットカード、預金通帳、金券などの偽造を防止するための手段として、ホログラムシールが利用されている。また、ビデオテープや高級腕時計などの商品についても、海賊版が出回るのを防止するために、ホログラムシールが利用されている。この他、装飾用、販売促進用といった目的にも、ホログラムシールが利用されている。このようなホログラムシールには、三次元立体像ではなく二次元の絵柄がモチーフとして用いられることが多い。
【0003】
このようなホログラムシールを作成するには、通常、レーザ光を用いて干渉縞を形成させる光学的なホログラム撮影方法が用いられている。すなわち、二次元の絵柄モチーフが描かれた原稿を用意し、2つに分岐させたレーザ光の一方をこの原稿に照射し、その反射光と分岐したもう一方のレーザ光とを干渉させてその干渉縞を感光材に記録するのである。こうしてホログラム原版が作成できたら、この原版を用いて、プレスの手法によりホログラムシールを量産することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光学的なホログラム撮影方法には、鮮明なホログラム像が得られないという問題がある。すなわち、光学的に形成された干渉縞は、振動に敏感であるため、振動を完全に排除した環境でのホログラム撮影を行う必要がある。ところが、かなりの精度の防振台を用いて撮影を行っても、振動を完全に排除することは困難であり、このため、干渉縞の記録像にいわゆる「ボケ」が生じ、コントラストのある明るいホログラム像が得られないのである。また、用いるレーザ光の発振波長にもゆらぎが生じるため、くも硝子状ノイズが避けられない。このように、光学的なホログラム撮影には再現性が悪いという問題があるため、同じ原版を何枚か作成することも困難になる。
【0005】
このような問題を解決するための新規なホログラム記録媒体、ならびにその作成方法および作成装置が、特開平6−337622号公報に開示されている。この新規な手法によれば、所定のモチーフを表現するのに、このモチーフを複数の画素で構成し、個々の画素位置に回折格子パターンをあてはめる方法が採られる。この手法によれば、記録媒体上に鮮明なホログラム像が得られ、しかも再現性も良好となる。ところが、この手法では、階調をもったモチーフを効果的に表現することができない。
【0006】
そこで本発明は、階調をもったモチーフについて、鮮明で再現性のよいホログラム像が得られるホログラム記録媒体の作成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1) 本発明の第1の態様は、階調をもった所定のモチーフを回折格子によって表現したホログラム記録媒体を作成する方法において、
所定線幅の直線状の格子線を、所定配置角度および所定ピッチで所定の閉領域内に配置した画素パターンを複数定義するパターン定義段階と、
それぞれ所定の濃度値をもった複数の画素を平面上の所定位置に定義することにより階調をもった所定のモチーフを表現した、モチーフ画素情報を用意するモチーフ準備段階と、
前記モチーフ画素情報における各濃度値に基づいて、各画素に前記画素パターンを対応づけ、各画素位置に、対応する画素パターンを配置するパターン配置段階と、
を行うようにし、
前記パターン定義段階で定義される複数の画素パターンは、格子線の線幅およびピッチは各画素パターン間で共通しているが、格子線の配置角度は各画素パターン間で異なるようにし、
前記パターン配置段階では、前記複数の画素パターンの格子線の配置角度の相違により前記モチーフの濃淡情報が表現されるように、各画素に特定の画素パターンを対応づけるようにしたものである。
【0008】
(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作成方法において、
パターン定義段階では、互いに近似した格子線の配置角度をもつ画素パターンの集合を1グループとして、複数のグループからなる画素パターンを定義し、
モチーフ準備段階では、複数の異なるモチーフ画素情報を用意し、
パターン配置段階では、1つのグループに所属する画素パターンの集合によって1つのモチーフが構成され、複数のモチーフが同一平面上に重複して表現されるようにしたものである。
【0009】
(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1または第2の態様に係るホログラム記録媒体の作成方法において、
モチーフとして文字が表現されているモチーフ画素情報を用意するようにしたものである。
【0010】
本発明は、特開平6−337622号公報に開示された新規な手法を、階調をもったモチーフにまで広げて適用するための技術思想である。前記公報に開示されたホログラム記録媒体の特徴は、回折格子が形成された画素を平面的に配置することにより、ホログラムパターンを記録するようにした点にある。本願発明者は、このような回折格子が形成された画素を視覚的に観察した場合、画素の明るさが、回折格子の格子線配置角度によって変化する現象に着目した。すなわち、画素の濃度値を格子線の配置角度に置き換えることにより、階調をもったモチーフを表現することが可能になることに気付いたのである。そこで、格子線配置角度の違いにより明るさの異なる複数種類の画素パターンを用意しておき、モチーフを構成する個々の画素を、その濃度値に対応した明るさの画素パターンに置き換えてゆけば、階調をもったモチーフが表現されたホログラム記録媒体が実現できる。
【0011】
通常、上述の処理はコンピュータによってなされることになるが、このとき、ディスプレイ画面上において、正しいモチーフ表現がなされているかを確認する場合、格子線の配置角度によって選択的に所定の画素パターンのみを表示させるようにすれば、オペレータはより自由度の高い方法でパターン確認を行うことができるようになる。
【0012】
なお、一般に「ホログラム」という文言は、干渉縞によって得られた像を指す言葉として用いられており、そのような意味からすれば、本発明の記録媒体上に作成される像は、「ホログラム」ではなく「疑似ホログラム」あるいは「回折格子パターン」と言うべきものである。しかしながら、偽造防止用のシールとして用いられている記録媒体は、一般に「ホログラムシール」と呼ばれているため、本願明細書においては、記録媒体上に形成されている「回折格子パターン」についても「ホログラム」という言葉を用いることにする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。前述したように、本発明は、特開平6−337622号公報に開示された新規な手法を、階調をもったモチーフにまで広げて適用するための技術思想である。したがって、説明の便宜上、まず前記公報に開示されている階調をもたないモチーフについての実施例について述べる。
【0014】
<<< §1. 階調をもたないモチーフについての実施例 >>>
本発明に係るホログラム記録媒体の特徴は、複数の画素の集合によって構成されるモチーフを、媒体上にホログラムとして表現した点にある。ここでは、図1(a) に示すような、階調をもたない比較的単純なモチーフ(英文字の「A」を示す)をホログラム記録媒体上に表現する方法について説明する。なお、本発明に係るホログラム記録媒体の作成方法は、コンピュータを用いて実施することを前提としたものであり、これから説明する各処理は、いずれもコンピュータを用いて実行される。
【0015】
まず、図1(a) に示すモチーフに対応する画像データとして、図1(b) に示すようなモチーフ画素情報を用意する。ここに示す例では、7行7列に画素が配列されており、各画素は「0」または「1」のいずれかの画素値をもっており、いわゆる二値画像を示す情報となる。このような情報は、いわゆる「ラスター画像データ」と呼ばれている一般的な画像データであり、通常の作画装置によって作成することができる。あるいは、紙面上に描かれたデザイン画をスキャナ装置によって取り込むことにより、このようなモチーフ画素情報を用意してもかまわない。
【0016】
続いて、図2に示すように、所定線幅dの格子線を所定ピッチpおよび所定角度θで所定の閉領域V内に配置した画素パターンを定義する。ここで、閉領域Vは1つの画素を構成する領域であり、実際には非常に微小な要素になる。別言すれば、図1(a) ,(b) に示した7×7の配列における1つ1つの画素に相当した大きさのものになる。この実施例では、閉領域Vとして、縦×横が50μm×45μmの大きさの長方形を用いている。また、この閉領域V内に配置される格子線Lの線幅dおよびピッチpも光の波長に準じた微小な寸法をもったものであり、この実施例では、線幅d=0.6μm、ピッチp=1.2μmである。要するに、格子線Lは回折格子としての機能を果たす線幅dおよびピッチpで配置されている必要がある。格子線Lの配置角度θは、所定の基準軸に対して設定された角度である。本明細書では、図示するような方向にX軸およびY軸をとったXY座標系を定義し、X軸を基準軸として格子線Lの配置角度θを表わすことにする。このような画素パターンも、コンピュータ上ではパターンデータとして用意されることになる。なお、この画素パターンのパターンデータは、「ラスター画像データ」として用意してもよいし(この場合は、モチーフを構成する1つ1つの画素が、更に微小な画素によって表現されることになる)、あるいは、格子線Lを構成する四角形の4頂点の座標値を指定することにより格子線Lの輪郭線を定義した「ベクトル画像データ」として用意してもよい。データ量を抑えるためには、後者の方が好ましい。
【0017】
次に、図1(b) に示すようなモチーフ画素情報における各画素値に基づいて、図2に示すような画素パターンを所定の画素に対応づけ、各画素位置に、対応する画素パターンを配置する処理を行う。具体的には、図1(b) に示すモチーフ画素情報において、画素値が「1」である画素のそれぞれに図2の画素パターンを対応づける。画素値が「0」である画素には、画素パターンは対応づけられない。こうして対応づけられた画素位置に、それぞれ画素パターンを配置してゆく。いわば、図1(b) に示す配列を壁にたとえれば、この壁の中の「1」と描かれた各領域に、図2に示すようなタイルを1枚ずつ貼る作業を行うことになる。この結果、図3に示すような画像パターンが得られる。この画像パターンが最終的にホログラム記録媒体に記録されるパターンである。図1(a) に示すモチーフがそのまま表現されているが、1つ1つの画素は回折格子で構成されており、ホログラムとしての視覚的な効果が得られることになる。
【0018】
もっとも、図2に示すような画素パターンを「タイル」として貼り付ける処理は、コンピュータ内での割付処理として行われる。この処理は、たとえば、モチーフ全体に対応する画像の右下位置に座標原点Oをとった場合、貼り付けるべき画素位置に基づいたオフセット量a,bを演算により求め、画素パターンの貼り込み処理を行えばよい。このような演算処理の結果、図3に示すようなパターンを示すパターンデータが得られるので、これをフィルムなどの上に物理的に出力すれば、所望のホログラム記録媒体が作成できることになる。なお、本実施例では、後述するように、コンピュータで作成したパターンデータを電子ビーム描画装置に与え、電子ビームにより図3に示すようなパターンを原版上に描画し、この原版を用いてプレスの手法でホログラムシールを大量生産するようにしている。
【0019】
以上は、階調をもたないモチーフについての実施例であるが、特開平6−337622号公報には、この手法を階調をもったモチーフについて適用するための一方法が開示されている。これは、たとえば図4に示すような複数の画素パターンを用いるのである。ここで、実線で示す領域は画素としての全占有領域Vであり、破線で示す領域は、全占有領域Vの中で格子線を配置する対象となった閉領域Wである。図4に示す5つの画素パターンは、全占有領域Vに対する閉領域Wの面積比が、それぞれ100%,50%,30%,10%,5%のものであり、それぞれ濃度値の異なる画素パターンということができる。もとになったモチーフを構成する各画素の濃度値に応じて、これら濃度値の異なる画素パターンを使い分けるようにすれば、階調をもったモチーフの表現が可能になる。
【0020】
しかしながら、このような階調画像の表現方法では、回折格子が形成されていない領域(閉領域Wの外側の領域)は有効に利用されないことになり、画像全体が暗くなるという問題がある。本発明は、このような問題を解決するために、階調表現を行う別な手法を提示するものである。
【0021】
<<< §2. 階調をもったモチーフの本発明による表現方法 >>>
続いて、本発明の基本原理を説明する。いま、図5(a) に示すように、図の水平方向に多数の格子線が配列された回折格子板Kを用意する。各格子線は、たとえば、線幅d=0.6μm程度、ピッチp=1.2μm程度、で配列されている。ここで、このような回折格子板Kを手に持って垂直に立てて保持し、水平方向から観察してみる(図に描かれた回折格子板Kを紙面垂直上方から観察するのに相当する)。すなわち、視線がこの回折格子板Kに対して垂直に交わるような方向から観察する。その状態で、視線を回転軸として、回折格子板Kを回転させてみる。図5(b) 〜(e) は、図5(a) に示す状態を0°として、それぞれ、30°,45°,60°,90°だけ回転させたときの状態を示す。観察者から見ると、この回転により、格子線の配置角度が0°〜90°に変化することになる。このような観察を行うと、通常の照明環境(屋外あるいは通常の照明がなされた室内)では、図5(a) に示すような0°の配置角度の状態が最も明るく見え、図5(e) に示すような90°の配置角度の状態が最も暗く見える。したがって、回折格子板Kを図5(a) に示すような状態に保持し、これを時計回りに徐々に回転させながら図5(e) に示すような状態にまでもってゆくと、観察者からは回折格子板Kの前面が徐々に暗くなってゆくように観察される。
【0022】
この原理を上述したホログラム記録媒体に適用すれば、階調をもったモチーフの表現が可能になる。たとえば、図6に示すような5種類の画素パターンP1〜P5を用意する。ここで、各画素パターンP1〜P5は、いずれも同じ線幅の格子線を同じピッチで配置した回折格子パターンであるが、格子線の配置角度が0°〜90°とそれぞれ異なっている。したがって、上述の原理によれば、これらの各画素パターンP1〜P5を、通常の照明環境下において垂直に立てて保持し、これを水平方向から観察すれば、画素パターンP1が最も明るく見え、画素パターンP2〜P4になるに従って徐々に暗くなり、画素パターンP5が最も暗く見えることになる。そこで、これらの各画素パターンを、それぞれの画素の濃度値に応じて対応づければ、階調をもったモチーフの表現が可能になる。たとえば、濃度値C=0%(最も明るい)〜100%(最も暗い)が与えられた画素については、図6の一番下の行に示すような濃度値範囲に基づいて、画素パターンP1〜P5のうちのいずれか1つを対応づければよい。すなわち、0%≦C<20%の濃度値をもった画素については画素パターンP1を対応づけ、20%≦C<40%の濃度値をもった画素については画素パターンP2を対応づけ、40%≦C<60%の濃度値をもった画素については画素パターンP3を対応づけ、60%≦C<80%の濃度値をもった画素については画素パターンP4を対応づけ、80%≦C≦100%の濃度値をもった画素については画素パターンP5を対応づけるのである。
【0023】
次に、本発明を具体的なモチーフに適用した例を示す。前述した図1(a) のモチーフは、英文字の「A」を示す絵柄であるが、階調をもたない二値画像であり、各画素は図1(b) に示すように「0」または「1」のいずれかの画素値しか有さない。これに対し、各画素が0%〜100%の濃度値Cをもったモチーフを考えてみる。図7(a) に各画素の濃度値を示した画像は、図1(a) のモチーフと同様に英文字の「A」を示す絵柄であるが、階調をもった画像であり、背景部分は濃度値C=5%の画素で、絵柄部分は濃度値C=95%,90%,70%,35%,30%のいずれかの画素で構成されている。これらの濃度値をもった各画素について、図6に示す方法で5つの画素パターンP1〜P5を対応づけると、図7(b) に示すような対応関係が得られる。そこで、この対応関係に基づいて、各画素パターンを各画素位置に配置してゆけば、階調をもった絵柄「A」が回折格子により表現できる。
【0024】
なお、上述の実施例では、画素パターンの格子線配置角度を0°〜90°という広い範囲にわたって分布させているが、実用上は、これほど広い範囲に分布させる必要はない。具体的には、格子線配置角度を0°〜45°まで変化させることにより、明るい状態(0°)から、かなり暗い状態(45°)まで変化させることができ、更に、格子線配置角度を45°〜90°まで変化させても、明度はそれほど大きくは変化しない。したがって、実用上は、格子線配置角度0°〜45°の範囲、あるいは、0°〜30°の範囲を、濃度値0%〜100%の範囲に対応づけるようにすれば十分である。
【0025】
ところで、図5で説明した原理では、通常の照明環境において水平方向の格子線をもった画素パターンは明るく見え、垂直方向の格子線をもった画素パターンは暗く見える。このため、上述の方法で階調画像を表現したホログラム記録媒体自体を90°回転させて観察すると、明暗の関係が反転することになる。これを具体的な例で説明しよう。いま、図7(a) に示すような濃度値をもった階調画像について、図7(b) に示すような対応関係を用いて画素パターンを配置することにより、図8(a) に示すような記録媒体Mが得られたとしよう。この記録媒体Mを図8(a) に示すように縦の状態に保持して観察すると、予定どおりの明暗状態が得られる。すなわち、図7(a) において、濃度値5%の画素(格子線は水平になる)が最も明るい(白い)画素となり、濃度値95%の画素(格子線は垂直になる)が最も暗い(黒い)画素となる。ところが、この記録媒体Mを図8(b) に示すように横の状態に保持して観察すると、明暗状態が反転し、もとの画像をポジ画像とすると、ネガ画像が観察されることになる。すなわち、濃度値5%の画素(格子線は今度は垂直になる)が最も暗い(黒い)画素となり、濃度値95%の画素(格子線は今度は水平になる)が最も明るい(白い)画素となる。
【0026】
また、このようなネガ/ポジの反転は、視線と記録媒体Mとのなす角度を変えることによっても生じる。たとえば、これまでの議論はいずれも、図9(a) に示すように、視線Eが記録媒体Mの面に対して垂直になるような方向から観察した場合についての議論であったが、図9(b) に示すように、記録媒体Mを視線Eに対して傾斜させた場合にも、ネガ/ポジの反転が生じる。図9(b) は縦方向への傾斜(記録媒体Mの上辺を観察者から離し、下辺を観察者に近付ける方向、あるいはその逆方向への傾斜)を示しているが、同様の現象が横方向への傾斜(記録媒体Mの右辺を観察者から離し、左辺を観察者に近付ける方向、あるいはその逆方向への傾斜)でも生じる。あるいは、照明環境によっても、ネガ/ポジの反転が生じる可能性がある。しかも、この現象は必ずしもネガ/ポジの反転として現れるとは限らず、中途半端な向きや角度で観察すると、もとのモチーフに対して濃度の関係が複雑に入り乱れた画像が現れることになる。要するに、本発明によって階調画像を記録媒体M上に表現した場合、観察者による記録媒体Mの保持状態、観察角度、照明環境、によって、本来の階調画像が正しく観察されない可能性がある。
【0027】
しかしながら、これは実用上、問題にはならない。たとえば、この記録媒体Mを偽造防止のためにクレジットカード上に形成したとしよう。このクレジットカードについての記載事項を確認する場合、観察者は、図9(a) に示すように、正面に正しい向きでクレジットカードを保持するのが通常だからである。このように保持して観察する限り、もとのモチーフどおりの階調をもった画像が観察できる。また、仮に観察者がクレジットカードを縦横逆に保持して観察したり、傾けて観察したりしても、特に実用上の問題は生じない。この場合、確かにもとのモチーフを基準に考えると、階調情報が正しく再現されていないことになるが、本来、このようなホログラムシールは、写真のように被写体を忠実に再現することを目的としたものではないため、実用上何ら問題はない。むしろ、観察角度や向きを変えることにより各部の濃度が千差万別に変化するため、幻想的なイメージを与えるという観点からは、これは好ましい現象である。
【0028】
<<< §3. 本発明に係るホログラム記録媒体の作成方法 >>>
次に、本発明に係るホログラム記録媒体の作成方法の手順を、図10の流れ図に基づいて説明する。この手順は、ステップS1〜S6の6つの段階から構成されており、このうち、ステップS1〜S4までがコンピュータおよびその周辺機器によって実行され、ステップS5は電子線描画装置によって実行され、ステップS6は印刷機によって実行される。
【0029】
ステップS1のパターン定義段階は、所定線幅の格子線を所定ピッチで所定の閉領域内に配置した画素パターンを複数定義する段階である。ここで、定義された各画素パターンは、たとえば、図6のパターンP1〜P5のように、互いに格子線の配置角度が異なる。定義すべき画素パターンの数は、濃度値を何段階に区分けするかによって定まる。図6の例では、0%〜100%の濃度値を5段階に区分けし、5種類の画素パターンP1〜P5を定義しているが、よりきめの細かい区分けをするのであれば、格子線の配置角度の刻みをより細かくして多種類の画素パターンを定義すればよい。
【0030】
ステップS2のモチーフ準備段階は、モチーフ画素情報を用意する段階である。ここで、モチーフ画素情報とは、階調をもった所定のモチーフを表現するために、それぞれ所定の濃度値をもった複数の画素を平面上の所定位置に定義した情報である。たとえば、図7(a) に示すような情報が、モチーフ画素情報となる。このようなモチーフ画素情報を用意するには種々の方法がある。たとえば、写真原稿やデザイナが描いたイラスト原稿などを、スキャナ装置によって階調をもった画像データとして読み込めば、これをモチーフ画素情報として利用することができる。あるいは、コンピュータ上で、グラフィックアプリケーションソフトウエアを動作させ、このような階調画像を描くことによっても、このモチーフ画素情報を用意することができる。
【0031】
ステップS3のパターン配置段階は、モチーフ画素情報における各濃度値に基づいて、各画素に個々の画素パターンを対応づけ、各画素位置に、対応する画素パターンを配置する段階である。たとえば、図6の最下行に示された不等式で定義される条件に従って、図7(a) に示す各画素に画素パターンP1〜P5を対応づければ、図7(b) に示すような対応関係が得られる。続いて、この対応関係に基づいて、実際の画素パターンP1〜P5が各画素位置へ配置される。以上の処理は、コンピュータ内部の割付処理として実行される。
【0032】
ステップS4のパターン検査段階は、ステップS3のパターン配置段階において、正しくパターン配置が行われたか否かを検査する段階である。すなわち、ステップS1で定義された複数の画素パターンのそれぞれについて、ディスプレイ画面上での固有の表示態様が定められ、配置された個々の画素パターンをそれぞれ固有の表示態様によってディスプレイ画面上に表示させるのである。前述のように、実際の画素パターンは、1μmのオーダの線幅やピッチをもった微細パターンであるため、そのままの状態ではディスプレイ画面上に表示することはできない。そこで、オペレータがディスプレイ画面上で視覚的に個々の画素パターンを把握することができるように、それぞれの画素パターンに対して固有の表示態様が定められる。この表示態様は、個々の画素パターンを互いに識別しうるような表示態様であればどのような表示態様を用いてもよいが、本実施例では、実際の格子線の幅を肉眼で観察できる程度に拡大し、更に適当に間引くことにより格子線のピッチを肉眼で観察できる程度に伸長し、各画素パターンを表示している(これまで図5や図6において示した画素パターンも、実はこのようにして肉眼で観察できる態様で表示したものである)。
【0033】
ただ、この方法だと、モチーフの形状把握が困難になる。たとえば、図7(a) に示すような濃度値をもった絵柄は、実際のホログラムシール上では明暗の領域が鮮明に区別できるために、「A」なる英文字からなるモチーフの認識ができるが、ステップS4のパターン検査段階において、ディスプレイ画面上に図6に示す各画素パターンをモザイク状に配置して表示させた場合、格子線の配置角度の違いによって「A」なる英文字のモチーフを把握することは困難である。そこで、この実施例では、パターン検査段階で、格子線の配置角度が所定の範囲内に含まれる画素パターンのみをディスプレイ画面上に表示させるような機能を付加してある。たとえば、上述の例の場合、格子線配置角度が30°以上の画素パターンのみを表示させるようにすれば、図11に示すように、画素パターンP2,P4,P5のみがディスプレイ画面上に表示されることになり、モチーフの形状把握を容易に行うことができる。
【0034】
また、格子線の配置角度に応じて、ディスプレイ画面上での画素パターンの表示輝度を変えるようにしてよい。たとえば、上述の例の場合、格子線配置角度が30°未満の画素パターンについての輝度を低下させるようにすれば、画素パターンP1の表示輝度が暗くなり、やはりモチーフの形状把握を容易に行うことができる。あるいは、格子線配置角度が所定の範囲内にあるものだけを表示させる操作を、時分割して順次表示させることも可能である。たとえば、上述の例の場合、格子線配置角度が60°以上の画素パターンのみを表示させた後、続いて、30°〜60°の画素パターンのみを表示させることも可能である。
【0035】
以上の各ステップまでがコンピュータによって実行され、最終的に画素パターンの集合からなる画像データが用意できる。そこで、続くステップS5において、この画像データに基づいて原版の作成を行う。この実施例では、得られた画像データに基づいて、電子線描画装置を用いて微細な画素パターン配列からなるホログラム原版を作成している。こうして、原版が作成できたら、次のステップS6において、ホログラムシールが製造される。この実施例では、原版を用いて印刷の手法を用いて、ロール状のフィルムに原版上の凹凸パターンを転写し、ホログラムシールを作成している。
【0036】
<<< §4. 複数のモチーフを表現する実施例 >>>
特開平6−337622号公報には、同一平面上に複数のモチーフを重複させて表現する手法が開示されている。たとえば、図12(a) に示すようなモチーフA(英文字の「A」の形)と、図12(b) に示すようなモチーフB(英文字の「B」の形)と、を重複させてホログラムシール上に表現するには、各画素をそれぞれ4つの副画素に分割し、モチーフAには左上の副画素と右下の副画素を割り当て、モチーフBには左下の副画素と右上の副画素とを割り当て、それぞれの画素を副画素によって表現する。こうして、モチーフAは図13(a) に示すような副画素パターン(この例では、格子線配置角度が0°)を配置することにより表現され、モチーフBは図13(b) に示すような副画素パターン(この例では、格子線配置角度が90°)を配置することにより表現される。そして、これらの副画素パターンを重複させることにより、図14に示すようなホログラム記録媒体が得られる。
【0037】
本発明は、このように複数のモチーフを重複させて表示させる場合にも適用可能である。図12に示すモチーフA,Bは、いずれも階調をもたない2値画像であるが、これらが階調画像であった場合には、次のような取扱いをすればよい。すなわち、互いに近似した格子線配置角度をもつ複数の画素パターンを1グループとして、複数グループの画素パターンを定義し、各モチーフごとに異なるグループに属する画素パターンを対応づけるのである。たとえば、モチーフAについては、角度0°近辺の格子線配置角度をもった複数の画素パターンを定義し、モチーフBについては、角度90°近辺の格子線配置角度をもった複数の画素パターンを定義するのである。より具体的には、モチーフAに用いる副画素については、角度−5°〜+5°の範囲内の格子線配置角度をもった複数種類の画素パターンを定義し、モチーフBに用いる副画素については、角度85°〜95°の範囲内の格子線配置角度をもった複数種類の画素パターンを定義するのである。角度0°近辺の格子線配置角度をもつ画素パターングループと、角度90°近辺の格子線配置角度をもつ画素パターングループと、では、見える角度に大きな差があるため、図14に示すホログラム記録媒体は、ある特定の向きおよび角度から観察するとモチーフAが観察され、別な特定の向きおよび角度から観察するとモチーフBが観察される。しかも、モチーフAが観察されているときには、各副画素によって角度−5°〜+5°の範囲内で格子線配置角度に相違があるため、個々の副画素間に濃度差が観察されることになる。同様に、モチーフBが観察されているときには、各副画素によって角度85°〜95°の範囲内で格子線配置角度に相違があるため、やはり個々の副画素間に濃度差が観察されることになる。かくして、それぞれ階調をもった複数のモチーフを重複させて表示することが可能になる。
【0038】
なお、前述したように、パターン検査段階(図10の流れ図のステップS4)において、格子線の配置角度が所定の範囲内に含まれる画素パターンのみをディスプレイ画面上に表示させるような機能を付加しておくと、上述のような複数のモチーフを重複表示させたパターンの検査が容易になる。すなわち、角度−5°〜+5°の範囲内の格子線配置角度をもつ画素パターンのみを表示させれば、図13(a) に示すようなモチーフAのみを認識することができるし、角度85°〜95°の範囲内の格子線配置角度をもつ画素パターンのみを表示させれば、図13(b) に示すようなモチーフBのみを認識することができる。
【0039】
以上、本発明を図示する実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。たとえば、上述の実施例では、モチーフAに用いる画素パターンの格子線配置角度については、0°を中心にして±5°の幅をもたせ、モチーフBに用いる画素パターンの格子線配置角度については、90°を中心にして±5°の幅をもたせたが、これらの中心角度および幅は自由に設定することが可能である。ただし、モチーフAとモチーフBとが干渉しないようにするためには、モチーフAに用いる画素パターンの格子線配置角度の中心値(上述の例の場合は0°)と、モチーフBに用いる画素パターンの格子線配置角度の中心値(上述の例の場合は90°)と、を少なくとも30°以上離すようにするのが好ましい。更にモチーフAに用いる画素パターンの格子線配置角度のモチーフB側の境界値(上述の場合は+5°)と、モチーフBに用いる画素パターンの格子線配置角度のモチーフA側の境界値(上述の場合は85°)と、についても少なくとも30°以上離すようにするのが好ましい。なお、実際には、0°の格子線配置角度をもった画素が最も明るく観察されるので、モチーフAをより明るくするには、5°を中心にして±5°の幅をもたせることにより、格子線配置角度が0°〜10°に分布する画素パターングループを定義し、この画素パターングループを用いてモチーフAを表現するようにするとよい。
【0040】
【発明の効果】
以上のとおり本発明によれば、画素の濃度値を格子線の配置角度に置き換えるようにしたため、階調をもったモチーフについても鮮明で再現性のよいホログラム像が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】階調をもたないモチーフおよびその画素情報の一例を示す図である。
【図2】本発明に係るホログラム記録媒体に用いられる画素パターンの一例を示す図である。
【図3】図1に示すモチーフと図2に示す画素パターンとを用いて作成されたホログラム記録媒体を示す図である。
【図4】階調をもったモチーフを表現するための一手法に用いられる画素パターンを示す図である。
【図5】本発明の基本原理となる回折格子を観察する向きと明るさとの関係を説明する図である。
【図6】本発明において、異なる濃度値を表現するために用いられる複数の画素パターンの一例を示す図である。
【図7】階調をもったモチーフを構成する各画素の濃度値および対応づけられた画素パターンを示す図である。
【図8】本発明に係るホログラム記録媒体には、観察する向きによってネガ/ポジの反転現象が生じることを説明する図である。
【図9】本発明に係るホログラム記録媒体には、観察する角度によってネガ/ポジの反転現象が生じることを説明する図である。
【図10】本発明の一実施例に係るホログラム記録媒体の作成方法の手順を示す流れ図である。
【図11】図10に示す流れ図のステップS4(パターン検査段階)において、ディスプレイ画面上に表示する画素パターンに対して格子線配置角度による制限を加えた場合の表示例を示す図である。
【図12】ホログラム記録媒体に重複して記録すべき2つの異なるモチーフを示す図である。
【図13】図12に示す各モチーフにそれぞれ副画素パターンを配置した状態を示す図である。
【図14】図13に示す2つの副画素パターン配置を重複することにより得られたホログラム記録媒体を示す図である。
【符号の説明】
A,B…モチーフ
E…視線
K…回折格子板
L…格子線
M…ホログラム記録媒体
P1〜P5…画素パターン
V…格子線を配置する閉領域
W…画素としての全占有領域
d…格子線の線幅
p…格子線のピッチ
θ…格子線の配置角度
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a hologram recording mediumHow to createIn particular, a hologram recording medium suitable for use as a security hologram seal for proving that it is an authentic articleHow to createAbout.
[0002]
[Prior art]
Hologram stickers are used as means for preventing counterfeiting of credit cards, bankbooks, cash vouchers, and the like. In addition, hologram stickers are also used for products such as videotapes and luxury watches to prevent pirated copies from circulating. In addition, hologram stickers are also used for purposes such as decoration and sales promotion. Such a hologram seal often uses a two-dimensional pattern as a motif instead of a three-dimensional stereoscopic image.
[0003]
In order to create such a hologram sticker, an optical hologram photographing method in which interference fringes are formed using a laser beam is usually used. That is, prepare a manuscript with a two-dimensional pattern motif, irradiate this manuscript with one of the two branched laser beams, and cause the reflected beam to interfere with the other branched laser beam. Interference fringes are recorded on the photosensitive material. Once the hologram master is prepared in this way, the hologram seal can be mass-produced by a pressing method using this master.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional optical hologram photographing method described above has a problem that a clear hologram image cannot be obtained. That is, since the optically formed interference fringes are sensitive to vibration, it is necessary to perform hologram imaging in an environment in which vibration is completely eliminated. However, it is difficult to completely eliminate vibrations even if shooting is performed using a vibration isolator with a high degree of accuracy. For this reason, a so-called “blur” occurs in the recorded image of interference fringes, and the contrast is bright. A hologram image cannot be obtained. In addition, fluctuations occur in the oscillation wavelength of the laser light to be used, so that cloudy glass noise is unavoidable. As described above, since there is a problem that optical hologram photographing has poor reproducibility, it is difficult to create several identical originals.
[0005]
A novel hologram recording medium for solving such a problem, and a production method and production apparatus thereof,JP-A-6-337622Is disclosed. According to this novel technique, in order to express a predetermined motif, a method is adopted in which the motif is composed of a plurality of pixels and a diffraction grating pattern is applied to each pixel position. According to this method, a clear hologram image can be obtained on the recording medium, and the reproducibility can be improved. However, this method cannot effectively express a motif with gradation.
[0006]
  Accordingly, the present invention provides a hologram recording medium capable of obtaining a clear and reproducible hologram image for a motif having a gradation.How to createThe purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  (1) The first aspect of the present invention is:In a method of creating a hologram recording medium in which a predetermined motif having gradation is expressed by a diffraction grating,
A pattern definition stage for defining a plurality of pixel patterns in which a linear grid line having a predetermined line width is arranged in a predetermined closed region at a predetermined arrangement angle and a predetermined pitch;
Motif preparation stage for preparing motif pixel information that represents a predetermined motif with gradation by defining a plurality of pixels each having a predetermined density value at a predetermined position on a plane;
A pattern arrangement step of associating the pixel pattern with each pixel based on each density value in the motif pixel information and arranging a corresponding pixel pattern at each pixel position;
And do
The plurality of pixel patterns defined in the pattern definition step have the same line width and pitch of grid lines between the pixel patterns, but the grid line arrangement angle is different between the pixel patterns,
In the pattern arrangement step, a specific pixel pattern is associated with each pixel so that the shade information of the motif is expressed by the difference in the arrangement angle of the lattice lines of the plurality of pixel patterns.
[0008]
  (2) The second aspect of the present invention is:In the method for producing a hologram recording medium according to the first aspect described above,
In the pattern definition stage, a set of pixel patterns having lattice line arrangement angles that are approximate to each other is defined as one group, and a pixel pattern composed of a plurality of groups is defined.
In the motif preparation stage, prepare multiple different motif pixel information,
In the pattern placement stage, one motif is constituted by a set of pixel patterns belonging to one group, and a plurality of motifs are expressed in an overlapping manner on the same plane.
[0009]
  (3)According to a third aspect of the present invention, in the method for producing a hologram recording medium according to the first or second aspect described above,
The motif pixel information in which characters are expressed as a motif is prepared.
[0010]
The present inventionJP-A-6-337622This is a technical idea for applying the novel method disclosed in the above to a motif having a gradation. SaidGazetteA feature of the hologram recording medium disclosed in is that the hologram pattern is recorded by arranging the pixels on which the diffraction grating is formed in a plane. The inventor of the present application paid attention to a phenomenon in which the brightness of a pixel changes depending on the grating line arrangement angle of the diffraction grating when the pixel on which such a diffraction grating is formed is visually observed. In other words, it has been found that a motif having a gradation can be expressed by replacing the density value of a pixel with an arrangement angle of a grid line. So, if you prepare multiple types of pixel patterns with different brightness due to the difference in grid line arrangement angle, and replace each pixel constituting the motif with a pixel pattern with brightness corresponding to its density value, A hologram recording medium in which a motif with gradation is expressed can be realized.
[0011]
Normally, the above processing is performed by a computer. At this time, when confirming whether a correct motif expression is made on the display screen, only a predetermined pixel pattern is selectively selected according to the arrangement angle of the grid lines. If displayed, the operator can check the pattern by a method with a higher degree of freedom.
[0012]
In general, the term “hologram” is used as a word indicating an image obtained by interference fringes. In this sense, an image created on the recording medium of the present invention is “hologram”. Instead, it should be called “pseudo hologram” or “diffraction grating pattern”. However, since the recording medium used as a seal for preventing counterfeiting is generally called a “hologram seal”, the “diffraction grating pattern” formed on the recording medium is also referred to as “ We will use the term “hologram”.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. As mentioned above, the present inventionJP-A-6-337622This is a technical idea for applying the novel method disclosed in the above to a motif having a gradation. Therefore, for convenience of explanation, first,GazetteAn example of a motif having no gradation disclosed in the above will be described.
[0014]
<<< §1. Examples of motifs without gradation >>>
The feature of the hologram recording medium according to the present invention is that a motif composed of a set of a plurality of pixels is expressed as a hologram on the medium. Here, a method of expressing a relatively simple motif (showing the English letter “A”) having no gradation on the hologram recording medium as shown in FIG. Note that the method for producing a hologram recording medium according to the present invention is premised on the use of a computer, and each process described below is executed using a computer.
[0015]
First, motif pixel information as shown in FIG. 1B is prepared as image data corresponding to the motif shown in FIG. In the example shown here, pixels are arranged in 7 rows and 7 columns, and each pixel has a pixel value of “0” or “1”, which is information indicating a so-called binary image. Such information is general image data called so-called “raster image data”, and can be created by a normal drawing device. Alternatively, such motif pixel information may be prepared by capturing a design image drawn on a paper surface with a scanner device.
[0016]
Subsequently, as shown in FIG. 2, a pixel pattern is defined in which lattice lines having a predetermined line width d are arranged in a predetermined closed region V at a predetermined pitch p and a predetermined angle θ. Here, the closed region V is a region constituting one pixel, and actually becomes a very small element. In other words, the size corresponds to each pixel in the 7 × 7 array shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In this embodiment, as the closed region V, a rectangle having a size of 50 μm × 45 μm in length × width is used. Further, the line width d and the pitch p of the lattice lines L arranged in the closed region V also have minute dimensions in accordance with the wavelength of light. In this embodiment, the line width d = 0.6 μm. , Pitch p = 1.2 μm. In short, the grating lines L need to be arranged with a line width d and a pitch p that function as a diffraction grating. The arrangement angle θ of the lattice line L is an angle set with respect to a predetermined reference axis. In this specification, an XY coordinate system having the X axis and the Y axis in the directions shown in the figure is defined, and the arrangement angle θ of the lattice line L is expressed with the X axis as a reference axis. Such a pixel pattern is also prepared as pattern data on the computer. Note that the pattern data of the pixel pattern may be prepared as “raster image data” (in this case, each pixel constituting the motif is expressed by a smaller pixel). Alternatively, it may be prepared as “vector image data” in which the contour line of the grid line L is defined by designating the coordinate values of the four vertices of the quadrangle constituting the grid line L. The latter is preferable to reduce the amount of data.
[0017]
Next, based on each pixel value in the motif pixel information as shown in FIG. 1B, the pixel pattern as shown in FIG. 2 is associated with a predetermined pixel, and the corresponding pixel pattern is arranged at each pixel position. Perform the process. Specifically, in the motif pixel information shown in FIG. 1B, the pixel pattern shown in FIG. 2 is associated with each pixel having a pixel value “1”. A pixel pattern is not associated with a pixel having a pixel value “0”. Pixel patterns are arranged at the pixel positions thus associated with each other. In other words, if the arrangement shown in FIG. 1 (b) is compared to a wall, a tile as shown in FIG. 2 is applied to each area labeled “1” in the wall. . As a result, an image pattern as shown in FIG. 3 is obtained. This image pattern is a pattern finally recorded on the hologram recording medium. Although the motif shown in FIG. 1A is expressed as it is, each pixel is formed of a diffraction grating, and a visual effect as a hologram can be obtained.
[0018]
However, the process of pasting the pixel pattern as shown in FIG. 2 as a “tile” is performed as an allocation process in the computer. In this process, for example, when the coordinate origin O is taken at the lower right position of the image corresponding to the entire motif, the offset amounts a and b based on the pixel position to be pasted are obtained by calculation, and the pixel pattern pasting process is performed. Just do it. As a result of such arithmetic processing, pattern data showing a pattern as shown in FIG. 3 is obtained. If this is physically output on a film or the like, a desired hologram recording medium can be created. In this embodiment, as will be described later, pattern data generated by a computer is given to an electron beam drawing apparatus, and a pattern as shown in FIG. 3 is drawn on the original by using an electron beam. The method is designed to mass produce hologram stickers.
[0019]
The above is an example of a motif having no gradation,JP-A-6-337622Discloses a method for applying this technique to a motif having a gradation. For example, a plurality of pixel patterns as shown in FIG. 4 are used. Here, the area indicated by the solid line is the entire occupied area V as a pixel, and the area indicated by the broken line is the closed area W in which the grid lines are to be placed in the entire occupied area V. The five pixel patterns shown in FIG. 4 are those in which the area ratio of the closed region W to the total occupied region V is 100%, 50%, 30%, 10%, and 5%, respectively, and the pixel values have different density values. It can be said. By using different pixel patterns having different density values according to the density value of each pixel constituting the original motif, it is possible to express a motif having a gradation.
[0020]
However, in such a gradation image expression method, a region where the diffraction grating is not formed (region outside the closed region W) is not used effectively, and there is a problem that the entire image becomes dark. In order to solve such a problem, the present invention presents another method for performing gradation expression.
[0021]
<<< §2. Method for expressing a motif with gradation according to the present invention >>>
Next, the basic principle of the present invention will be described. Now, as shown in FIG. 5A, a diffraction grating plate K is prepared in which a large number of grating lines are arranged in the horizontal direction of the figure. Each grid line is arranged with, for example, a line width d = about 0.6 μm and a pitch p = about 1.2 μm. Here, such a diffraction grating plate K is held vertically while being held in hand, and observed from the horizontal direction (corresponding to observing the diffraction grating plate K drawn in the figure from above vertically on the paper surface). ). That is, the line of sight is observed from a direction perpendicular to the diffraction grating plate K. In this state, the diffraction grating plate K is rotated about the line of sight as the rotation axis. FIGS. 5B to 5E show states when the state shown in FIG. 5A is 0 ° and rotated by 30 °, 45 °, 60 °, and 90 °, respectively. From the viewpoint of the observer, this rotation changes the arrangement angle of the grid lines from 0 ° to 90 °. When such observation is performed, in a normal lighting environment (outdoors or indoors where normal lighting is performed), the state of the arrangement angle of 0 ° as shown in FIG. The state of the 90 ° arrangement angle as shown in FIG. Therefore, when the diffraction grating plate K is held in the state as shown in FIG. 5 (a), and gradually rotated clockwise, the state shown in FIG. 5 (e) is obtained. Is observed so that the front surface of the diffraction grating plate K gradually becomes darker.
[0022]
If this principle is applied to the hologram recording medium described above, a motif having a gradation can be expressed. For example, five types of pixel patterns P1 to P5 as shown in FIG. 6 are prepared. Here, each of the pixel patterns P1 to P5 is a diffraction grating pattern in which grid lines having the same line width are arranged at the same pitch, but the arrangement angle of the grid lines is different from 0 ° to 90 °. Therefore, according to the above-described principle, when each of these pixel patterns P1 to P5 is held vertically in a normal illumination environment and observed from the horizontal direction, the pixel pattern P1 looks brightest and the pixels It becomes darker as the patterns P2 to P4 become darker, and the pixel pattern P5 looks darkest. Therefore, if these pixel patterns are associated with each other according to the density value of each pixel, a motif having a gradation can be expressed. For example, for pixels to which the density value C = 0% (brightest) to 100% (darkest) is given, the pixel patterns P1 to P1 are based on the density value range as shown in the bottom row of FIG. Any one of P5 may be associated. That is, a pixel pattern P1 is associated with a pixel having a density value of 0% ≦ C <20%, a pixel pattern P2 is associated with a pixel having a density value of 20% ≦ C <40%, and 40% A pixel pattern P3 is associated with a pixel having a density value of ≦ C <60%, a pixel pattern P4 is associated with a pixel having a density value of 60% ≦ C <80%, and 80% ≦ C ≦ 100. A pixel pattern P5 is associated with a pixel having a density value of%.
[0023]
Next, an example in which the present invention is applied to a specific motif will be shown. The motif in FIG. 1 (a) described above is a picture showing the English letter “A”, but is a binary image having no gradation, and each pixel is “0” as shown in FIG. 1 (b). "Or" 1 "only. On the other hand, consider a motif in which each pixel has a density value C of 0% to 100%. The image showing the density value of each pixel in FIG. 7 (a) is a picture showing the English letter “A”, similar to the motif in FIG. The portion is a pixel having a density value C = 5%, and the pattern portion is composed of any pixel having a density value C = 95%, 90%, 70%, 35%, or 30%. When the pixels having these density values are associated with the five pixel patterns P1 to P5 by the method shown in FIG. 6, the correspondence shown in FIG. 7B is obtained. Therefore, if each pixel pattern is arranged at each pixel position based on this correspondence, the pattern “A” having a gradation can be expressed by a diffraction grating.
[0024]
In the above-described embodiment, the grid line arrangement angle of the pixel pattern is distributed over a wide range of 0 ° to 90 °. However, in practice, it is not necessary to distribute in such a wide range. Specifically, by changing the grid line arrangement angle from 0 ° to 45 °, the grid line arrangement angle can be changed from a bright state (0 °) to a considerably dark state (45 °). Even if it is changed from 45 ° to 90 °, the brightness does not change so much. Therefore, in practice, it is sufficient to associate the range of the lattice line arrangement angle of 0 ° to 45 ° or the range of 0 ° to 30 ° with the range of the density value of 0% to 100%.
[0025]
By the way, according to the principle described with reference to FIG. 5, a pixel pattern having horizontal grid lines looks bright and a pixel pattern having vertical grid lines looks dark in a normal illumination environment. For this reason, when the hologram recording medium itself expressing the gradation image by the above-described method is rotated 90 ° and observed, the light / dark relationship is reversed. Let's illustrate this with a concrete example. FIG. 8A shows a gradation image having a density value as shown in FIG. 7A by arranging pixel patterns using the correspondence shown in FIG. 7B. Suppose that such a recording medium M is obtained. When the recording medium M is observed while being held in a vertical state as shown in FIG. 8 (a), a light and dark state as planned can be obtained. That is, in FIG. 7A, a pixel with a density value of 5% (the grid line is horizontal) is the brightest (white) pixel, and a pixel with a density value of 95% (the grid line is vertical) is the darkest ( Black) pixels. However, when this recording medium M is observed in the horizontal state as shown in FIG. 8B, the bright and dark state is reversed, and a negative image is observed when the original image is a positive image. Become. That is, a pixel with a density value of 5% (the grid line is now vertical) is the darkest (black) pixel, and a pixel with a density value of 95% (the grid line is now horizontal) is the brightest (white) pixel. It becomes.
[0026]
Such negative / positive reversal also occurs when the angle formed between the line of sight and the recording medium M is changed. For example, all of the discussions so far have been discussions on a case where the line of sight E is observed from a direction perpendicular to the surface of the recording medium M as shown in FIG. As shown in FIG. 9B, when the recording medium M is tilted with respect to the line of sight E, negative / positive reversal occurs. FIG. 9B shows the inclination in the vertical direction (the direction in which the upper side of the recording medium M is separated from the observer and the lower side is closer to the observer, or the opposite direction). It also occurs in a direction tilt (a direction in which the right side of the recording medium M is separated from the observer and the left side is closer to the observer, or the reverse direction). Alternatively, negative / positive inversion may occur depending on the lighting environment. Moreover, this phenomenon does not always appear as negative / positive reversal, and when observed in a halfway direction or angle, an image in which the density relationship is complicated and disturbed with respect to the original motif appears. In short, when the gradation image is expressed on the recording medium M according to the present invention, the original gradation image may not be correctly observed depending on the holding state of the recording medium M by the observer, the observation angle, and the illumination environment.
[0027]
However, this is not a problem in practice. For example, assume that the recording medium M is formed on a credit card to prevent forgery. This is because the observer usually holds the credit card in the correct orientation on the front as shown in FIG. 9 (a) when confirming the description of the credit card. As long as the image is held and observed in this way, an image having the same gradation as the original motif can be observed. Further, even if the observer holds the credit card vertically and horizontally and observes it or inclines it, no practical problem arises. In this case, considering the original motif as a reference, the gradation information is not correctly reproduced, but such a hologram sticker originally reproduces the subject faithfully like a photograph. Since it is not intended, there is no problem in practical use. Rather, this is a preferable phenomenon from the viewpoint of giving a fantastic image because the density of each part changes in various ways by changing the observation angle and direction.
[0028]
<<< §3. Method for producing hologram recording medium according to the present invention >>
Next, the procedure of the method for producing a hologram recording medium according to the present invention will be described based on the flowchart of FIG. This procedure is composed of six stages of steps S1 to S6. Among these steps, steps S1 to S4 are executed by the computer and its peripheral devices, step S5 is executed by the electron beam drawing apparatus, and step S6 is executed. Executed by the printing press.
[0029]
The pattern definition stage of step S1 is a stage of defining a plurality of pixel patterns in which grid lines having a predetermined line width are arranged in a predetermined closed region at a predetermined pitch. Here, the defined pixel patterns have different grid line arrangement angles, for example, patterns P1 to P5 in FIG. The number of pixel patterns to be defined is determined by how many levels the density value is divided. In the example of FIG. 6, the density values of 0% to 100% are divided into five levels and five types of pixel patterns P1 to P5 are defined. However, if finer division is made, What is necessary is just to define many kinds of pixel patterns by making the step of the arrangement angle finer.
[0030]
The motif preparation stage of step S2 is a stage for preparing motif pixel information. Here, the motif pixel information is information in which a plurality of pixels each having a predetermined density value are defined at predetermined positions on a plane in order to express a predetermined motif having gradation. For example, information as shown in FIG. 7A is motif pixel information. There are various methods for preparing such motif pixel information. For example, if a photo original or an illustration original drawn by a designer is read as image data having gradation by a scanner device, it can be used as motif pixel information. Alternatively, the motif pixel information can be prepared by operating graphic application software on a computer and drawing such a gradation image.
[0031]
The pattern placement stage of step S3 is a stage in which individual pixel patterns are associated with each pixel based on each density value in the motif pixel information, and a corresponding pixel pattern is placed at each pixel position. For example, if the pixel patterns P1 to P5 are associated with the pixels shown in FIG. 7A according to the condition defined by the inequality shown in the bottom row of FIG. 6, the correspondence shown in FIG. A relationship is obtained. Subsequently, based on this correspondence, actual pixel patterns P1 to P5 are arranged at the respective pixel positions. The above process is executed as an allocation process inside the computer.
[0032]
The pattern inspection stage in step S4 is a stage in which it is inspected whether or not the pattern placement is correctly performed in the pattern placement stage in step S3. That is, a unique display mode on the display screen is determined for each of the plurality of pixel patterns defined in step S1, and the arranged individual pixel patterns are displayed on the display screen in a unique display mode. is there. As described above, since the actual pixel pattern is a fine pattern having a line width or pitch on the order of 1 μm, it cannot be displayed on the display screen as it is. Therefore, a unique display mode is determined for each pixel pattern so that the operator can visually grasp each pixel pattern on the display screen. This display mode may be any display mode as long as individual pixel patterns can be distinguished from each other. In this embodiment, the actual grid line width can be observed with the naked eye. The pitch of the lattice lines is expanded to such an extent that it can be observed with the naked eye by further thinning out and displaying each pixel pattern (the pixel patterns shown in FIGS. 5 and 6 are actually like this). And displayed in a mode that can be observed with the naked eye).
[0033]
However, this method makes it difficult to grasp the shape of the motif. For example, a pattern having a density value as shown in FIG. 7A can recognize a motif composed of English letters “A” because the bright and dark areas can be clearly distinguished on an actual hologram sticker. In the pattern inspection stage of step S4, when each pixel pattern shown in FIG. 6 is arranged in a mosaic pattern on the display screen, the English character motif “A” is grasped by the difference in the arrangement angle of the grid lines. It is difficult to do. Therefore, in this embodiment, a function is added to display only the pixel pattern in which the grid line arrangement angle is included in a predetermined range on the display screen at the pattern inspection stage. For example, in the case of the above-described example, if only the pixel pattern having a grid line arrangement angle of 30 ° or more is displayed, only the pixel patterns P2, P4, and P5 are displayed on the display screen as shown in FIG. Therefore, the shape of the motif can be easily grasped.
[0034]
Further, the display brightness of the pixel pattern on the display screen may be changed according to the arrangement angle of the grid lines. For example, in the case of the above-described example, if the luminance of a pixel pattern having a grid line arrangement angle of less than 30 ° is reduced, the display luminance of the pixel pattern P1 becomes dark, and the shape of the motif can be easily grasped. Can do. Alternatively, it is also possible to display the operations in which only the grid line arrangement angles within a predetermined range are displayed in a time-division manner. For example, in the case of the above-described example, it is possible to display only a pixel pattern having a grid line arrangement angle of 60 ° or more and then display only a pixel pattern of 30 ° to 60 °.
[0035]
Up to the above steps are executed by the computer, and finally image data consisting of a set of pixel patterns can be prepared. Therefore, in the subsequent step S5, an original is created based on this image data. In this embodiment, based on the obtained image data, a hologram original plate having a fine pixel pattern arrangement is created using an electron beam drawing apparatus. When the original plate can be created in this way, a hologram seal is manufactured in the next step S6. In this embodiment, the concave / convex pattern on the original plate is transferred to a roll-shaped film by using a printing method using the original plate to create a hologram seal.
[0036]
<<< §4. Example expressing multiple motifs >>>
JP-A-6-337622Discloses a technique for expressing a plurality of motifs in an overlapping manner on the same plane. For example, motif A (English letter “A” shape) as shown in FIG. 12 (a) overlaps with motif B (English letter “B” shape) as shown in FIG. 12 (b). Each pixel is divided into four sub-pixels, and the upper left sub-pixel and lower right sub-pixel are assigned to motif A, and the lower left sub-pixel and upper right sub-pixel are assigned to motif B. The sub-pixels are assigned and each pixel is represented by a sub-pixel. Thus, the motif A is expressed by arranging the sub-pixel pattern (in this example, the grid line arrangement angle is 0 °) as shown in FIG. 13 (a), and the motif B is as shown in FIG. 13 (b). This is expressed by arranging subpixel patterns (in this example, the grid line arrangement angle is 90 °). Then, by overlapping these subpixel patterns, a hologram recording medium as shown in FIG. 14 is obtained.
[0037]
The present invention can also be applied to a case where a plurality of motifs are displayed in an overlapping manner. The motifs A and B shown in FIG. 12 are binary images having no gradation, but when these are gradation images, the following handling may be performed. That is, a plurality of pixel patterns having a lattice line arrangement angle approximate to each other are defined as one group, and pixel patterns belonging to different groups are associated with each motif. For example, for the motif A, a plurality of pixel patterns having a grid line arrangement angle near 0 ° is defined, and for the motif B, a plurality of pixel patterns having a grid line arrangement angle near 90 ° is defined. To do. More specifically, for the sub-pixel used for the motif A, a plurality of types of pixel patterns having a grid line arrangement angle within an angle range of −5 ° to + 5 ° are defined. A plurality of types of pixel patterns having grid line arrangement angles within a range of angles of 85 ° to 95 ° are defined. Since there is a large difference in viewing angle between a pixel pattern group having a grid line arrangement angle near 0 ° and a pixel pattern group having a grid line arrangement angle near 90 °, the hologram recording medium shown in FIG. When observed from a certain specific direction and angle, motif A is observed, and from another specific direction and angle, motif B is observed. Moreover, when the motif A is observed, there is a difference in the grid line arrangement angle within an angle range of −5 ° to + 5 ° depending on each sub-pixel, so that a density difference is observed between the individual sub-pixels. Become. Similarly, when the motif B is observed, there is a difference in the grid line arrangement angle within an angle range of 85 ° to 95 ° depending on each sub-pixel, so that a density difference is also observed between the individual sub-pixels. become. Thus, a plurality of motifs each having a gradation can be displayed in an overlapping manner.
[0038]
Note that, as described above, in the pattern inspection stage (step S4 in the flowchart of FIG. 10), a function is added to display only pixel patterns whose grid line arrangement angles are within a predetermined range on the display screen. This makes it easy to inspect a pattern in which a plurality of motifs as described above are displayed in an overlapping manner. That is, if only the pixel pattern having the grid line arrangement angle within the range of the angle −5 ° to + 5 ° is displayed, only the motif A as shown in FIG. If only the pixel pattern having the grid line arrangement angle in the range of ° to 95 ° is displayed, only the motif B as shown in FIG. 13B can be recognized.
[0039]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example shown in figure, this invention is not limited only to these Examples, In addition, it can implement in a various aspect. For example, in the above-described embodiment, the grid line arrangement angle of the pixel pattern used for the motif A has a width of ± 5 ° around 0 °, and the grid line arrangement angle of the pixel pattern used for the motif B Although a width of ± 5 ° is given around 90 °, these center angles and widths can be freely set. However, in order to prevent the motif A and the motif B from interfering with each other, the center value of the grid line arrangement angle of the pixel pattern used for the motif A (0 ° in the above example) and the pixel pattern used for the motif B It is preferable that the central value (90 ° in the above example) of the grid line arrangement angle is at least 30 ° apart. Further, the boundary value on the motif B side of the grid line arrangement angle of the pixel pattern used for the motif A (+ 5 ° in the above case) and the boundary value on the motif A side of the grid line arrangement angle of the pixel pattern used for the motif B (described above) In the case of 85 °), it is preferable to separate at least 30 °. Actually, the pixel having the grid line arrangement angle of 0 ° is observed most brightly. Therefore, in order to make the motif A brighter, by giving a width of ± 5 ° around 5 °, It is preferable to define a pixel pattern group in which the grid line arrangement angle is distributed in the range of 0 ° to 10 °, and to express the motif A using this pixel pattern group.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the density value of the pixel is replaced with the arrangement angle of the lattice line, a clear and reproducible hologram image can be obtained even for a motif having a gradation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a motif having no gradation and pixel information thereof.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a pixel pattern used in a hologram recording medium according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a hologram recording medium created using the motif shown in FIG. 1 and the pixel pattern shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a pixel pattern used in one method for expressing a motif with gradation.
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the direction of observing a diffraction grating and the brightness as the basic principle of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a plurality of pixel patterns used for expressing different density values in the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a density value of each pixel constituting a motif having a gradation and a corresponding pixel pattern.
FIG. 8 is a diagram for explaining that a negative / positive inversion phenomenon occurs in the hologram recording medium according to the present invention depending on the viewing direction.
FIG. 9 is a diagram for explaining that a negative / positive reversal phenomenon occurs in the hologram recording medium according to the present invention depending on an observation angle.
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of a method for producing a hologram recording medium according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a display example in a case where a restriction by a grid line arrangement angle is added to a pixel pattern displayed on a display screen in step S4 (pattern inspection stage) of the flowchart shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing two different motifs to be recorded redundantly on the hologram recording medium.
13 is a diagram illustrating a state in which a sub-pixel pattern is arranged in each motif illustrated in FIG.
14 is a diagram showing a hologram recording medium obtained by overlapping two subpixel pattern arrangements shown in FIG.
[Explanation of symbols]
A, B ... Motif
E ... Gaze
K ... Diffraction grating plate
L ... Lattice line
M ... Hologram recording medium
P1 to P5: Pixel pattern
V: Closed region where grid lines are placed
W: All occupied areas as pixels
d: Line width of the lattice line
p ... Pitch of lattice line
θ: Arrangement angle of grid lines

Claims (3)

階調をもった所定のモチーフを回折格子によって表現したホログラム記録媒体を作成する方法であって、A method of creating a hologram recording medium in which a predetermined motif having gradation is represented by a diffraction grating,
所定線幅の直線状の格子線を、所定配置角度および所定ピッチで所定の閉領域内に配置した画素パターンを複数定義するパターン定義段階と、  A pattern definition stage for defining a plurality of pixel patterns in which a linear grid line having a predetermined line width is arranged in a predetermined closed region at a predetermined arrangement angle and a predetermined pitch;
それぞれ所定の濃度値をもった複数の画素を平面上の所定位置に定義することにより階調をもった所定のモチーフを表現した、モチーフ画素情報を用意するモチーフ準備段階と、  Motif preparation stage for preparing motif pixel information that represents a predetermined motif with gradation by defining a plurality of pixels each having a predetermined density value at a predetermined position on a plane;
前記モチーフ画素情報における各濃度値に基づいて、各画素に前記画素パターンを対応づけ、各画素位置に、対応する画素パターンを配置するパターン配置段階と、  A pattern arrangement step of associating the pixel pattern with each pixel based on each density value in the motif pixel information and arranging a corresponding pixel pattern at each pixel position;
を有し、  Have
前記パターン定義段階で定義される複数の画素パターンは、格子線の線幅およびピッチは各画素パターン間で共通しているが、格子線の配置角度は各画素パターン間で異なるようにし、  The plurality of pixel patterns defined in the pattern definition step have the same line width and pitch of grid lines between the pixel patterns, but the grid line arrangement angle is different between the pixel patterns,
前記パターン配置段階では、前記複数の画素パターンの格子線の配置角度の相違により前記モチーフの濃淡情報が表現されるように、各画素に特定の画素パターンを対応づけることを特徴とするホログラム記録媒体の作成方法。  A hologram recording medium characterized in that, in the pattern arranging step, a specific pixel pattern is associated with each pixel so that the shading information of the motif is expressed by a difference in arrangement angle of lattice lines of the plurality of pixel patterns. How to create
請求項1に記載の作成方法において、The creation method according to claim 1,
パターン定義段階では、互いに近似した格子線の配置角度をもつ画素パターンの集合を1グループとして、複数のグループからなる画素パターンを定義し、  In the pattern definition stage, a set of pixel patterns having lattice line arrangement angles that are approximate to each other is defined as one group, and a pixel pattern composed of a plurality of groups is defined.
モチーフ準備段階では、複数の異なるモチーフ画素情報を用意し、  In the motif preparation stage, prepare several different motif pixel information,
パターン配置段階では、1つのグループに所属する画素パターンの集合によって1つのモチーフが構成され、複数のモチーフが同一平面上に重複して表現されるようにすることを特徴とするホログラム記録媒体の作成方法。  Creation of a hologram recording medium characterized in that, in the pattern placement stage, one motif is constituted by a set of pixel patterns belonging to one group, and a plurality of motifs are expressed in duplicate on the same plane. Method.
請求項1または2に記載の作成方法において、In the creation method according to claim 1 or 2,
モチーフとして文字が表現されているモチーフ画素情報を用意することを特徴とするホログラム記録媒体の作成方法。  A method of creating a hologram recording medium, comprising preparing motif pixel information in which characters are expressed as a motif.
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