JP4905672B2 - 画面切替型ホログラム作製方法及びその方法により作製された画面切替型ホログラム - Google Patents

Description

本発明は、画面切替型ホログラム作製方法及びその方法により作製された画面切替型ホログラムに関し、特に、見る方向により観察される３Ｄ画面が切り替わる体積ホログラムの作製方法とその方法により作製された体積ホログラムに関するものである。

見る方向により観察される画面が切り替わる画面切替型ホログラムとしては、レインボーホログラムがある。しかしながら、レインボーホログラムはレリーフホログラムであって、切り替わる画面は２Ｄ画面であり、各画面を３Ｄ（３次元）画面とすることはできない。

これに対して、各画面を３Ｄ画面とする方法に、特許文献１記載の方法が知られている。この方法は、各画面の物体をそれぞれ特定の参照光入射角でデニシュークの方法で記録した複数の原版体積ホログラムを１枚の体積ホログラム中に複製して記録する方法である。

しかしながら、この方法は、複数の原版体積ホログラムを用意しなければならない上に、それらの原版体積ホログラムを作製する際の参照光入射角を厳密に設定しなければならない。

これに対して、１段階でホログラム原版を作製するデニシュークの方法により再生像の位置を記録材料面にする場合、以上のような画面切替型ホログラムを作製することはできない。
特開平１０−３４００３８号公報 特開２００２−３９９１０号公報 特開２０００−２１４７５１号公報 「３次元画像コンファレンス‘９９−３Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ‘９９−」講演論文集ＣＤ−ＲＯＭ（１９９９年６月３０日〜７月１日 工学院大学新宿校舎）、論文「ＥＢ描画によるイメージ型バイナリＣＧＨ（３）−隠面消去・陰影付けによる立体感の向上−」

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、見る方向により観察される３Ｄ画面が切り替わる画面切替型ホログラムを簡単な構成で作製することができる方法とその方法により作製された画面切替型ホログラムを提供することである。

上記目的を達成する本発明の画面切替型ホログラム作製方法は、見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラム作製方法であって、ホログラム記録材料を複数の領域に面積分割して、各分割領域に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録することで１段階目のホログラムとして記録し、その記録した１段階目のホログラムから各分割領域に記録された物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする方法である。

この場合に、前記ホログラム記録材料の各分割領域にホログラム記録する物体の少なくとも１つが計算機合成ホログラムから再生された再生像とすることができる。

本発明のもう１つの画面切替型ホログラム作製方法は、見る方向により観察画面が切り替わるフルカラーの画面切替型ホログラム作製方法であって、異なる色用の複数のホログラム記録材料各々を相互に対応するように複数の領域に面積分割して、各分割領域に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録材料毎に別々の色の波長でホログラム記録することで１段階目のホログラムとして複数記録し、その記録した１段階目のホログラム各々から各分割領域に記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする方法である。

この場合に、前記異なる色用の複数のホログラム記録材料各々の各分割領域にホログラム記録する物体の少なくとも１つがフルカラーの画像再生が可能な計算機合成ホログラムから再生された再生像とすることができる。

また、複数の１段階目のホログラムから順に各分割領域に記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に対応する色成分が記録可能な２段階目のホログラム記録材料を順に配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することができる。

そして、異なる色用の２段階目のホログラム記録材料を順に積層させながら、複数の１段階目のホログラムから順に異なる色成分の物体像を再生させて順に積層された２段階目のホログラム記録材料に記録することができる。

以上において、２段階目のホログラムを記録する際の参照光の入射方向を、その参照光を１段階目のホログラムの面上に投影した場合に、１段階目のホログラムの複数の分割領域の分割方向に略平行な方向とすることが望ましい。

また、１段階目のホログラム記録材料として銀塩感光材料を使用し、２段階目のホログラム記録材料としてフォトポリマーを使用することが望ましい。

また、１段階目のホログラム及び２段階目のホログラム記録時に用いる参照光として略平行な光を用いることが望ましい。

また、１段階目のホログラムから各分割領域に記録された物体像を同時に再生して２段階目のホログラム記録材料に反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する際に、１段階目のホログラムを２段階目のホログラム記録材料方向に位置調節可能であって、再生照明光に対して角度調節可能に支持することが望ましい。

また、前記２段階目のホログラム記録材料を１段階目のホログラムに対して面内の直交する２方向に歩進可能に支持し、前記２段階目のホログラム記録材料の各歩進領域に同一特性の画面切替型ホログラムを多面付けで記録することができる。

本発明の画面切替型ホログラムは、体積ホログラムからなり、所定の再生照明光を照射したときに、ホログラム面近傍に複数の物体像が再生され、また、ホログラム面から所定距離離間した位置に窓が再生されるように記録されており、前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓の異なる領域に入射するように記録されていることを特徴とするものである。

この場合に、前記物体像の少なくとも１つが計算機合成ホログラムから再生された再生像であってもよい。

また、前記複数の物体像各々を再生する回折光が前記窓中で一部重なった領域に入射するように記録されているものとしてもよい。

また、フルカラーのホログラムとして記録されているものとすることができる。

本発明によると、見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラムが２ステップ法により一括で作製することができ、３Ｄ画面の切り替えも可能な画面切替型ホログラムを簡単に作製することができる。また、本発明による画面切替型ホログラムは、偽造防止効果や意匠性に富んだホログラムとして使用可能であり、光学素子としても使用可能なものである。

以下、本発明の画面切替型ホログラム作製方法と作製された画面切替型ホログラムを実施例に基づいて説明する。

本発明の画面切替型ホログラム作製方法は、２ステップ法により体積ホログラムを作製する場合に、１段階目のホログラム（以下、Ｈ１ホログラムと呼ぶ。）を作製する際に、ホログラム記録材料面を面積分割して、各分割領域に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いて記録し、その記録したＨ１ホログラムから記録物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム用のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラム（以下、Ｈ２ホログラムと呼ぶ。）として記録する方法である。

以下、図面を参照にして説明する。図１は、本発明に基づいて２ステップ法により画面切替型ホログラムを作製する際の１段階目のＨ１ホログラムの撮影配置を示す図である。１段階目のＨ１ホログラム記録用感光材料として、この実施例の場合、フォトポリマーに比べて感度が高い銀塩材料からなる感光材料１１を用い、まず、図１（ａ）に示すように、第１の画面に記録する第１物体（ここでは、立方体で示してある。）Ｏ₁ に面してその感光材料１１を配置する。そして、その感光材料１１の第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する第１の分割領域１１₁ 以外の面をマスク１２を用いて遮光する。第１物体Ｏ₁ を所定波長のレーザ光で照明して第１物体Ｏ₁ で散乱された物体光１₁ を感光材料１１の第１の分割領域１１₁ に入射させると共に、感光材料１１の面に入射角θで物体光１₁ と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２₁ を同時に入射させ、感光材料１１の第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のホログラムを露光する。

ここで、感光材料１１にフォトポリマーに代えて銀塩材料（銀塩感材）を使用するのは、図１の配置でＨ１ホログラムを撮影する場合、物体Ｏ₁ と感光材料１１の間の距離をある程度離す必要があるが、物体Ｏ₁ と感光材料１１の距離を離すことにより物体光１₁ の強度が弱くなる。そのため、銀塩材料より感度の低いフォトポリマーでは露光時間が長くなってしまい、明るいホログラムを作製できない。また、フォトポリマーを使用した場合には、収縮により記録時と再生時での記録材料に対する入射角が変化するが、銀塩感材はフォトポリマーに比べて収縮の影響が小さい。そのため、感光材料１１に銀塩材料を使用する。もちろん、感光材料１１として銀塩材料以外のフォトポリマー等を用いることもできる。

次いで、図１（ｂ）に示すように、感光材料１１をそのままの位置に保ち、第１物体Ｏ₁ の代わりに第２の画面に記録する第２物体（ここでは、三角錐で示してある。）Ｏ₂ を配置する。そして、その感光材料１１の第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録するための第２の分割領域１１₂ を露出させそれ以外の領域を遮光するようにマスク１２を移動させる。この第２の分割領域１１₂ は第１の分割領域１１₁ に隣接して配置されている。その配置で、第２物体Ｏ₂ を第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する際と同じ波長のレーザ光で照明して第２物体Ｏ₂ で散乱された物体光１₂ を感光材料１１の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１の面に同じ入射角θで物体光１₂ と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２₂ を同時に入射させ、感光材料１１の第２の分割領域１１₂ に第２物体Ｏ₂ のホログラムを露光する。

同様にして、図１（ｃ）に示すように、感光材料１１をそのままの位置に保ち、第２物体Ｏ₂ の代わりに第３の画面に記録する第３物体（ここでは、円筒体で示してある。）Ｏ₃ を配置する。そして、その感光材料１１の第３物体Ｏ₃ のホログラムを記録するための第３の分割領域１１₃ を露出させそれ以外の領域を遮光するようにマスク１２を移動させる。この第３の分割領域１１₃ は第２の分割領域１１₂ に隣接して配置されている。その配置で、第３物体Ｏ₃ を第１、第２物体Ｏ₁ 、Ｏ₂ のホログラムを記録する際と同じ波長のレーザ光で照明して第３物体Ｏ₃ で散乱された物体光１₃ を感光材料１１の第３の分割領域１１₃ に入射させると共に、感光材料１１の面に同じ入射角θで物体光１₃ と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２₃ を同時に入射させ、感光材料１１の第３の分割領域１１₃ に第３物体Ｏ₃ のホログラムを露光する。

ここで、感光材料１１に面分割してホログラムとして記録される第１物体Ｏ₁ 、第２物体Ｏ₂ 、第３物体Ｏ₃ の何れかあるいは全てを計算機合成ホログラム（ＣＧＨ）から再生された再生像としてもよい。その例を図２に示す。この例では、第１物体Ｏ₁ 〜第３物体Ｏ₃ の中、第２物体Ｏ₂ がＣＧＨ８から再生された再生像としている。図２（ａ）は図１（ａ）と同様の図であり、図１（ａ）の場合と同様にして感光材料１１の第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のホログラムを露光する。次いで、図２（ｂ）に示すように、第２の画面に記録する第２物体（ここでは、三角錐で示してある。）Ｏ₂ として、ＣＧＨ８に第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する際と同じ波長の再生照明光９を照射したときの再生像を用い、この場合は、ＣＧＨ８から回折された物体光１₂ を感光材料１１の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１の面に同じ入射角θで物体光１₂ と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２₂ を同時に入射させ、感光材料１１の第２の分割領域１１₂ にＣＧＨ８から再生された再生像としての第２物体Ｏ₂ のホログラムを露光する。次いで、図２（ｃ）に示すように、図１（ｃ）の場合と同様にして感光材料１１の第３の分割領域１１₂ に第３物体Ｏ₃ のホログラムを露光する。

ここで、ＣＧＨ８としては、特許文献３で提案されているような計算機を用いた演算により所定の記録面上に干渉縞を形成して作製するＣＧＨ、あるいは、非特許文献１に記載されたＡ．Ｗ．Ｌｏｈｍａｎｎ等の方法、Ｌｅｅの方法等で振幅と位相を記録したＣＧＨ等、公知の何れのＣＧＨでもよい。そのようなＣＧＨには、３次元物体を水平、垂直の両方向に視差を持たせて記録したものがあり、そのような場合は、上記のように、単純にＣＧＨ８に再生照明光９を照射し、ＣＧＨ８から回折された回折光を物体光１₂ として感光材料１１の第２の分割領域１１₂ に入射させればよいが、ＣＧＨ８としては、それを作製する際に演算量を減らすために水平方向のみに視差を持たせて記録したものがある。このように水平方向のみに視差を持たせたＣＧＨは、一次元方向（水平方向）にのみ広がる物体光を用いて記録されたＣＧＨであり、再生するとやはりその一次元方向（水平方向）にのみ広がる回折光が回折される。そのため、このような水平方向のみに視差を持たせたＣＧＨは、その一次元方向と直交する方向（垂直方向）の視域は狭いものとなってしまう。このような視域の狭さを補うためには、再生照明光９の光路中に垂直の一次元方向にのみ拡散するレンチキュラーシートやホログラム等の一軸方向拡散手段としての一軸方向拡散板１０₁ を配置して、垂直方向に拡散する拡散照明光を再生照明光９としてＣＧＨ８に照射するか、あるいは、ＣＧＨ８の回折側に同様に垂直の一次元方向にのみ拡散するレンチキュラーシートやホログラム等の一軸方向拡散手段としての一軸方向拡散板１０₂ を配置することで、何れの場合も物体光１₂ としての回折光を垂直方向に拡散させることが望ましい。なお、図２（ｂ）では、一軸方向拡散板１０₁ 、１０₂ を破線で示してあるが、これは、ＣＧＨ８が一次元方向のみに視差を持たせたＣＧＨの場合に、何れかを配置して使用することを表すためである。

さて、このようにして、感光材料１１の面を２つ以上の複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ に面分割して、各分割領域に同じ入射角θで同じ波長の参照光２₁ 〜２₃ を用いて別々の物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のホログラムを露光記録する。なお、複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ の分割方法は任意でよい。

以上のように面分割した各領域に別々のホログラムが露光された感光材料１１を現像、漂白してＨ１ホログラム１１を作製する。ここで、感光材料１１とＨ１ホログラム１１を同じ符号１１で示す。

次いで、図３に示すように、このＨ１ホログラム１１に記録のときの参照光２₁ 〜２₃ と反対に進む再生照明光３を、Ｈ１ホログラム１１に対して記録のときの参照光２₁ 〜２₃ が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１ホログラム１１の面に対して記録のときの物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の相対位置と同じ位置に回折光４により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’が再生結像される。第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の位置が空間的に相互に重なっていれば、像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’も空間的に重なって結像される。これら第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用感光材料２１を配置し、再生照明光３と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光５を回折光４と反対側あるいは同じ側から任意の入射角で同時に入射させ、感光材料２１中に２段階目のＨ２ホログラムを露光する。この実施例においては、２段階目のホログラム記録用感光材料２１として、フォトポリマーを用いており、露光後の感光材料２１を後処理として加熱、紫外線照射を行い、Ｈ２ホログラム２１を作製する。ここで、感光材料２１とＨ２ホログラム２１を同じ符号２１で示す。

ここで、参照光５の入射方向は、参照光５をＨ１ホログラム１１の面上に投影した場合に、Ｈ１ホログラム１１の複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ の分割方向に略平行な方向とすることが好ましい。

ところで、感光材料２１に感光材料１１と同じ銀塩材料（銀塩感材）を使用せずにフォトポリマーを用いるのは、感光材料２１に銀塩材料を使用すると、銀塩材料は非常に感度が良いため、Ｈ１ホログラム１１からのノイズ成分も感光材料２１に記録されてしまうが、フォトポリマーを使用すると、Ｈ１ホログラム１１からのノイズ成分がほとんど記録されず、また、フォトポリマー自身が透明性が高くノイズが少ないためである。

以上のようにして記録されたＨ２ホログラム２１は体積ホログラムであり、参照光５を回折光４と反対側から入射させる図３の場合は反射型ホログラムとして記録され、参照光５を回折光４と同じ側から入射させる場合は透過型ホログラムとして記録される。

図４に示すように、このようにして記録されたＨ２ホログラム２１に記録のときの参照光５と反対に進む再生照明光６を、Ｈ２ホログラム２１に対して記録のときの参照光５とは反対側から入射させると、回折光７により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”が空間的に重なって再生されると共に、元のＨ１ホログラム１１の位置にＨ１ホログラム１１の記録面と同じ大きさの窓２５が再生される。そして、第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”の中、第１物体Ｏ₁ の像Ｏ₁ ”は窓２５中の第１の分割領域１１₁ に対応する範囲２５₁ に向かう回折光成分７₁ によって再生され、第２物体Ｏ₂ の像Ｏ₂ ”は窓２５中の第２の分割領域１１₂ に対応する範囲２５₂ に向かう回折光成分７₂ によって再生され、第３物体Ｏ₃ の像Ｏ₃ ”は窓２５中の第３の分割領域１１₃ に対応する範囲２５₃ に向かう回折光成分７₃ によって再生される。したがって、観察眼Ｅが図４の角度範囲α₁ （窓２５中の範囲２５₁ がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第１物体Ｏ₁ （立方体）の像Ｏ₁ ”がＨ２ホログラム２１近傍に見え、角度範囲α₂ （窓２５中の範囲２５₂ がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第２物体Ｏ₂ （三角錐）の像Ｏ₂ ”がＨ２ホログラム２１近傍に見え、角度範囲α₃ （窓２５中の範囲２５₃ がＨ２ホログラム２１の参照光５が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第３物体Ｏ₃ （円筒体）の像Ｏ₃ ”がＨ２ホログラム２１近傍に見えることになり、見る方向により観察される画面が像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により立体画面が順に切り替わる。なお、図４において、角度範囲α₁ 〜α₃ 中に図示されている立方体、三角錐、円筒体は、対応する角度範囲で見える立体像を区別するために図示したものであり、それらの立体像が再生される位置を示しているものではない。再生位置は、Ｈ２ホログラム２１近傍の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”の位置である。

なお、Ｈ１ホログラム１１の分割領域１１₁ 〜１１₃ は、図１〜図４の場合、複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ を相互に接するように並列させていたが、隣接する分割領域は相互に一部で重なり合うように二重露光してもよく、あるいは、相互に隙間を介して並列させてもよい。例えば、Ｈ１ホログラム１１の分割領域１１₁ と分割領域１１₂ が一部で重なり合い、分割領域１１₂ と分割領域１１₃ が隙間を介して並列している場合、そのようなＨ１ホログラム１１から記録されたＨ２ホログラム２１においては、図４において、窓２５中の第１の分割領域１１₁ に対応する範囲２５₁ と第２の分割領域１１₂ に対応する範囲２５₂ とが相互に重なり合い、窓２５中の第２の分割領域１１₂ に対応する範囲２５₂ と第３の分割領域１１₃ に対応する範囲２５₃ と離間している。それに対応して角度範囲α₁ とα₂ は一部で重なっており、角度範囲α₂ とα₃ は離間している。そのため、観察眼Ｅが図３がその重な範囲にある場合には、第１物体Ｏ₁ （立方体）の像Ｏ₁ ”と第２物体Ｏ₂ （三角錐）の像Ｏ₂ ”との両方がＨ２ホログラム２１近傍に見え、離間した角度範囲にある場合には、何も見えない。したがって、図４において、観察眼Ｅを上から下へ移動する間、最初は立方体が見え、次いで立方体と三角錐の両方が見え、次に立方体が消え三角錐のみが見え、次に何も見えない範囲があり、その次に円筒体が見える。

また、複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ は同じ大きさの矩形形状のみならず、各々任意の大きさで任意の形状、配置でよい。図５はその例を示す図であり、図の（ａ）は分割領域１１₁ 〜１１₉ を２次元マトリックス状に配置した場合であり、図の（ｂ）は相互に異なる形状の分割領域１１₁ 〜１１₃ を２次元に離して配置した場合である。

以上の図１、図２の配置において、Ｈ１ホログラム１１撮影時の参照光２₁ 〜２₃ として発散光を用いると、図３のＨ２ホログラム２１を作製する際の再生照明光３として収束光を用いなければならず、感光材料１１よりも大きな大口径の凸レンズを用いて感光材料１１全域をカバーする収束光を発生させることが必要となり、記録装置が高価になってしまう。したがって、参照光２₁ 〜２₃ 、再生照明光３として平行光を用いることにより、感光材料１１と同等サイズのレンズ若しくは放物面鏡を使用すればよいことになる。

なお、以上の説明では、見る方向により切り替わる画面の数が３個であったが、その数は２以上の何れでも可能であり、切り替わる画面数に応じてＨ１ホログラム１１の分割領域１１₁ 〜１１₃ の数を設定し、各分割領域に対応する物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のホログラムを記録すればよい。

ところで、以上説明した２ステップ法によって作製される画面切替型ホログラムは単色ホログラムである。この方法によりフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する実施例の１つを以下に説明する。この実施例は、Ｈ１ホログラムとしてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３枚のホログラムを作製する実施例である。

図６は３枚の１段階目のＨ１ホログラムのそれぞれの第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のホログラムを撮影する配置を示す図である。まず、図６（ａ）に示すように、Ｒの波長λ_R に感度の持つＲ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R を、第１の画面に記録する第１物体（立方体）Ｏ₁ に面した一定位置に配置し、第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する第１の分割領域１１₁ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第１物体Ｏ₁ をＲの特定波長λ_R （例えば６４７．１ｎｍ）のレーザ光で照明して第１物体Ｏ₁ で散乱された物体光１_1Rを感光材料１１_R の第１の分割領域１１₁ に入射させると共に、感光材料１１_R の面に所定の入射角θで物体光１_1Rと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_1Rを同時に入射させ、感光材料１１_R の第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のＲホログラムを露光する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、Ｒ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R に代えて同一位置にＧの波長λ_G に感度の持つＧ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G を配置し、同様に第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する第１の分割領域１１₁ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第１物体Ｏ₁ を今度はＧの特定波長λ_G （例えば５３２ｎｍ）のレーザ光で照明して第１物体Ｏ₁ で散乱された物体光１_1Gを感光材料１１_G の第１の分割領域１１₁ に入射させると共に、感光材料１１_G の面にＲの場合と同様の入射角θで物体光１_1Gと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_1Gを同時に入射させ、感光材料１１_G の第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のＧホログラムを露光する。

次いで、図６（ｃ）に示すように、同様にして、Ｇ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G に代えて同一位置にＢの波長λ_B に感度の持つＢ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_B を配置し、同様に第１物体Ｏ₁ のホログラムを記録する第１の分割領域１１₁ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第１物体Ｏ₁ を今度はＢの特定波長λ_B （例えば４７６．５ｎｍ）のレーザ光で照明して第１物体Ｏ₁ で散乱された物体光１_1Bを感光材料１１_B の第１の分割領域１１₁ に入射させると共に、感光材料１１_B の面にＲ、Ｂの場合と同様の入射角θで物体光１_1Bと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_1Bを同時に入射させ、感光材料１１_B の第１の分割領域１１₁ に第１物体Ｏ₁ のＢホログラムを露光する。

以上で、３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B それぞれの第１の分割領域１１₁ への第１物体Ｏ₁ のホログラム露光を終える。

次に、第１の分割領域１１₁ の露光が終わった３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B の第２の分割領域１１₂ に第２物体Ｏ₂ のそれぞれＲ、Ｇ、Ｂホログラムを撮影する配置を図７に示す。同様に説明すると、まず、図７（ａ）に示すように、Ｒ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R を、第２の画面に記録する第２物体（三角錐）Ｏ₂ に面した一定位置に配置し、第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第２物体Ｏ₂ を図６（ａ）の場合と同じＲの波長λ_R のレーザ光で照明して第２物体Ｏ₂ で散乱された物体光１_2Rを感光材料１１_R の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_R の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Rと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_2Rを同時に入射させ、感光材料１１_R の第２の分割領域１１₂ に第２物体Ｏ₂ のＲホログラムを露光する。

次いで、図７（ｂ）に示すように、Ｒ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R に代えて同一位置にＧ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G を配置し、同様に第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第２物体Ｏ₂ を今度は図６（ｂ）の場合と同じＧの波長λ_G のレーザ光で照明して第２物体Ｏ₂ で散乱された物体光１_2Gを感光材料１１_G の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_G の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Gと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_2Gを同時に入射させ、感光材料１１_G の第２の分割領域１１₂ に第２物体Ｏ₂ のＧホログラムを露光する。

次いで、図７（ｃ）に示すように、同様にして、Ｇ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G に代えて同一位置にＢ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_B を配置し、同様に第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、第２物体Ｏ₂ を図６（ｃ）の場合と同じＢの波長λ_B のレーザ光で照明して第２物体Ｏ₂ で散乱された物体光１_2Bを感光材料１１_B の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_B の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Bと可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光２_2Bを同時に入射させ、感光材料１１_B の第２の分割領域１１₂ に第２物体Ｏ₂ のＢホログラムを露光する。

こうして、３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B それぞれの第２の分割領域１１₂ への第２物体Ｏ₂ のホログラム露光を終える。

次に、第１の分割領域１１₁ 、第２の分割領域１１₂ の露光が終わった３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B の第３の分割領域１１₃ に第３物体（円筒体）Ｏ₃ のそれぞれＲ、Ｇ、Ｂホログラムを撮影する配置を図８に示す。図６、図７の場合と同様であるので説明は省く。ただし、この場合の物体光は１_3R、１_3G、１_3Bで、参照光は２_3R、２_3G、２_3Bで示してある。

この実施例の場合も、１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B の何れかの分割領域１１₁ 、１１₂ 、１１₃ に記録される第１物体Ｏ₁ 、第２物体Ｏ₂ 、第３物体Ｏ₃ の何れかあるいは全てをＣＧＨから再生されたＲ、Ｇ、Ｂの再生像としてもよい。１例として第１物体Ｏ₁ 〜第３物体Ｏ₃ の中の第２物体Ｏ₂ が白色光の下でフルカラーの画像再生が可能なＣＧＨ８_RGB （特許文献１参照）から再生されたＲ、Ｇ、Ｂの再生像とする。その場合に、上記の図７の代わりに、図９のような露光が行われる。この図９について説明すると、第１の分割領域１１₁ の露光が終わった３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B の第２の分割領域１１₂ に、フルカラーの画像再生が可能なＣＧＨ８_RGB からのフルカラーの再生像を第２物体Ｏ₂ として、その第２物体Ｏ₂ のそれぞれＲ、Ｇ、Ｂホログラムを撮影する配置を示したものが図９である。まず、図９（ａ）に示すように、Ｒ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R を、ＣＧＨ８_RGB の再生像である第２物体（三角錐）Ｏ₂ に面した一定位置に配置し、第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、ＣＧＨ８_RGB に図６（ａ）の場合と同じＲの波長λ_R の再生照明光９_R を照射してＣＧＨ８_RGB から回折されたＲの物体光１_2Rを感光材料１１_R の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_R の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Rと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_2Rを同時に入射させ、感光材料１１_R の第２の分割領域１１₂ にＣＧＨ８_RGB から再生された再生像としての第２物体Ｏ₂ のＲホログラムを露光する。

次いで、図９（ｂ）に示すように、Ｒ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_R に代えて同一位置にＧ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G を配置し、同様にＣＧＨ８_RGB からのフルカラーの再生像からなる第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、ＣＧＨ８_RGB に図６（ｂ）の場合と同じＧの波長λ_G の再生照明光９_G を照射してＣＧＨ８_RGB から回折されたＧの物体光１_2Gを感光材料１１_G の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_G の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Gと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_2Gを同時に入射させ、感光材料１１_G の第２の分割領域１１₂ にＣＧＨ８_RGB から再生された再生像としての第２物体Ｏ₂ のＧホログラムを露光する。

次いで、図９（ｃ）に示すように、同様にして、Ｇ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_G に代えて同一位置にＢ用の１段階目のＨ１ホログラム感光材料１１_B を配置し、同様にＣＧＨ８_RGB からのフルカラーの再生像からなる第２物体Ｏ₂ のホログラムを記録する第２の分割領域１１₂ 以外の面をマスク１２を用いて遮光し、ＣＧＨ８_RGB に図６（ｃ）の場合と同じＢの波長λ_B の再生照明光９_B を照射してＣＧＨ８_RGB から回折されたＧの物体光１_2Bを感光材料１１_B の第２の分割領域１１₂ に入射させると共に、感光材料１１_B の面に図６（ａ）〜（ｃ）と同じ入射角θで物体光１_2Bと可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_2Bを同時に入射させ、感光材料１１_B の第２の分割領域１１₂ にＣＧＨ８_RGB から再生された再生像としての第２物体Ｏ₂ のＢホログラムを露光する。

なお、図９の破線で示した一軸方向拡散板１０₁ 、１０₂ の使用のし方は、図２の場合と同様である。

以上のようにして、３枚の１段階目の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B 各々の面を２つ以上の複数の分割領域１１₁ 〜１１₃ に面分割して、各分割領域１１₁ 〜１１₃ に全て同じ入射角θでＲ、Ｇ、Ｂ３つの波長λ_R 、λ_G 、λ_B の参照光２_1R、２_1G、２_1B；２_2R、２_2G、２_2B；２_3R、２_3G、２_3Bを用いて同一物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の各々Ｒ、Ｇ、Ｂホログラムを露光記録する。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの記録順はどのような順であってもよい。このように、面分割した各領域に別々のホログラムが露光されたＲ、Ｇ、Ｂ用の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B を各々現像、漂白してＲ、Ｇ、ＢのＨ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B を作製する。ここで、感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B とＨ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B を同じ符号で示す。

次いで、以上のＨ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B を用いて２段階目のＨ２ホログラムを作製する方法の１例を説明する。まず、図１０に示すように、図６〜図８あるいは図６、図９、図８のようにして作製したＲのＨ１ホログラム１１_R に記録のときの参照光２_1R〜２_3Rと反対に進む波長λ_R の再生照明光３_R を、ＲのＨ１ホログラム１１_R に対して記録のときの参照光２_1R〜２_3Rが入射する側とは反対側から入射させると、ＲのＨ１ホログラム１１_R の面に対して記録のときの物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の相対位置と同じ位置に回折光４_R により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のＲ成分の像Ｏ_1R’〜Ｏ_3R’が再生結像される。第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の位置が空間的に相互に重なっていれば、像Ｏ_1R’〜Ｏ_3R’も空間的に重なって結像される。これら第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のＲ成分の像Ｏ_1R’〜Ｏ_3R’が結像される位置近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＲの波長λ_R に感度の持つＲ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１_R を配置し、再生照明光３_R と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５_R を回折光４_R と反対側あるいは同じ側から任意の入射角で同時に入射させ、感光材料２１_R 中に２段階目のＲのＨ２ホログラムを露光する。

その後、感光材料２１_R を後処理して感光性を消失させ（この実施例においては、２段階目のホログラムＨ２記録用感光材料２１_R 、２１_G 、２１_B として、フォトポリマーを用いており、露光後のそれら感光材料を後処理として加熱、紫外線照射を行う。）、その上に、図１１に示すように、２段階目のＧの波長λ_G に感度の持つＧ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１_G を貼り付ける。そして、この透明基板２２位置を図１０の相対位置と同じ位置に配置して、図１０のＲのＨ１ホログラム１１_R の代わりに同じ位置に、図６〜図８あるいは図６、図９、図８のようにして作製したＧのＨ１ホログラム１１_G を配置し、同様に、そのＧのＨ１ホログラム１１_G に記録のときの参照光２_1G〜２_3Gと反対に進む波長λ_G の再生照明光３_G を、ＧのＨ１ホログラム１１_G に対して記録のときの参照光２_1G〜２_3Gが入射する側とは反対側から入射させると、ＧのＨ１ホログラム１１_G の面に対して記録のときの物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の相対位置と同じ位置に回折光４_G により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のＧ成分の像Ｏ_1G’〜Ｏ_3G’が再生結像される。これらのＧ成分の像Ｏ_1G’〜Ｏ_3G’近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＧ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１_G が位置しており、再生照明光３_G と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５_G をＲの場合の参照光５_R と同一方向、同一入射角で同時に入射させ、感光材料２１_G 中に２段階目のＧのＨ２ホログラムを露光する。

その後、感光材料２１_G を後処理して感光性を消失させ、その上に、図１２に示すように、２段階目のＢの波長λ_B に感度の持つＢ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１_B を貼り付ける。そして、この透明基板２２位置を図１０、図１１の相対位置と同じ位置に配置して、図１１のＧのＨ１ホログラム１１_G の代わりに同じ位置に、図６〜図８あるいは図６、図９、図８のようにして作製したＢのＨ１ホログラム１１_B を配置し、同様に、そのＢのＨ１ホログラム１１_B に記録のときの参照光２_1B〜２_3Bと反対に進む波長λ_B の再生照明光３_B を、ＢのＨ１ホログラム１１_B に対して記録のときの参照光２_1B〜２_3Bが入射する側とは反対側から入射させると、ＢのＨ１ホログラム１１_B の面に対して記録のときの物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の相対位置と同じ位置に回折光４_B により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のＢ成分の像Ｏ_1B’〜Ｏ_3B’が再生結像される。これらのＢ成分の像Ｏ_1B’〜Ｏ_3B’近傍に透明基板２２上に貼り付けられた２段階目のＢ用のＨ２ホログラム記録用感光材料２１_B が位置しており、再生照明光３_B と可干渉な同一光源からの同一波長の平行光からなる参照光５_B をＲ、Ｇの場合の参照光５_R 、５_G と同一方向、同一入射角で同時に入射させ、感光材料２１_B 中に２段階目のＢのＨ２ホログラムを露光する。

最後に、感光材料２１_B を同様に後処理して感光性を消失させることで、透明基板２２上に順に２段階目のＲのＨ２ホログラム（２１_R ）、ＧのＨ２ホログラム（２１_G ）、ＢのＨ２ホログラム（２１_B ）が積層されてなるフルカラーのＨ２ホログラム２１’が得られる。

このフルカラーのＨ２ホログラム２１’も、図４を用いて説明したように、Ｈ２ホログラム２１’に記録のときの参照光５_R 、５_G 、５_B と反対に進む再生照明光６、この場合は白色光を、Ｈ２ホログラム２１’（図４のＨ２ホログラム２１に対応）に対して記録のときの参照光５_R 、５_G 、５_B とは反対側から入射させると、回折光７により第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ のＲＧＢ３色カラー像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”が空間的に重なって再生されると共に、元のＨ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B の位置にＨ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B の記録面と同じ大きさの窓２５が再生される。そして、第１〜第３物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”の中、第１物体Ｏ₁ の像Ｏ₁ ”は窓２５中の第１の分割領域１１₁ に対応する範囲２５₁ に向かう回折光成分７₁ によって再生され、第２物体Ｏ₂ の像Ｏ₂ ”は窓２５中の第２の分割領域１１₂ に対応する範囲２５₂ に向かう回折光成分７₂ によって再生され、第３物体Ｏ₃ の像Ｏ₃ ”は窓２５中の第３の分割領域１１₃ に対応する範囲２５₃ に向かう回折光成分７₃ によって再生される。したがって、観察眼Ｅが図４の角度範囲α₁ （窓２５中の範囲２５₁ がＨ２ホログラム２１の参照光５_R 、５_G 、５_B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第１物体Ｏ₁ （立方体）のフルカラーの像Ｏ₁ ”がＨ２ホログラム２１（２１’）近傍に見え、角度範囲α₂ （窓２５中の範囲２５₂ がＨ２ホログラム２１（２１’）の参照光５_R 、５_G 、５_B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第２物体Ｏ₂ （三角錐）のフルカラーの像Ｏ₂ ”がＨ２ホログラム２１（２１’）近傍に見え、角度範囲α₃ （窓２５中の範囲２５₃ がＨ２ホログラム２１の参照光５_R 、５_G 、５_B が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、第３物体Ｏ₃ （円筒体）のフルカラー像Ｏ₃ ”がＨ２ホログラム２１近傍に見えることになり、見る方向により観察される画面がフルカラー像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により立体画面が順に切り替わる。

なお、図１０〜図１２において、Ｈ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B からの記録順はＲ、Ｇ、Ｂの順に限定されずどのような順であってもよい。

なお、フルカラーのＨ２ホログラム２１’の作製方法としては、以上のように、共通の透明基板２２上にＲＧＢ用のホログラム記録用感光材料２１_R 、２１_G 、２１_B を順に積層しながら順に対応する色のホログラムを露光するのではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色に感光性を持つ単一の感光材料に順にあるいは同時に露光するようにしてもよい。ただし、同時に露光するには、Ｈ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B も積層して同時に再生する必要があるが、Ｈ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B は透過型であり、波長依存性が高くなく色分散があるため、Ｈ２ホログラムとしてノイズの多いホログラムが記録される。ただし、Ｈ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B を体積型で反射型として作製することで、そのようなノイズを減らすことができる。

また、共通の透明基板２２上にＲＧＢ用のホログラム記録用感光材料２１_R 、２１_G 、２１_B を順に積層しながら順に対応する色のホログラムを露光するのではなく、ホログラム記録用感光材料２１_R 、２１_G 、２１_B を順に交換しながら対応する色のＨ２ホログラムを露光記録し、その記録したＲＧＢ３枚のＨ２ホログラムを記録後に積層して一体化することでフルカラーのＨ２ホログラム２１’としてもよい。この場合は、積層に伴って各ホログラムの厚さ分ホログラム間の相対位置がずれ、再生される各色成分の像位置がその分相対的にずれるのを補償するために、各Ｈ２ホログラムを露光するとき、Ｈ１ホログラム１１_R 、１１_G 、１１_B との距離を色毎に調整する必要がある。

また、Ｈ１ホログラムについても、以上のように、各色毎に別々の感光材料１１_R 、１１_G 、１１_B を使用するものとしたが、もちろんＲ、Ｇ、Ｂ３色に感光性を持つ単一の感光材料中に多重記録するようにしてもよい。ただし、その場合には、上記したように、透過型として作製する場合、波長依存性が高くなく色分散があるため、Ｈ２ホログラムとしてノイズの多いホログラムが記録されることになるが、Ｈ１ホログラムを体積型で反射型として作製することで、そのようなノイズを減らすことができる。

さて、次に、以上のようなＨ１ホログラム１１を用いて多面付けした多くの同様なＨ２ホログラム２１を作製する記録装置の１実施例の構成を図１３を参照にして説明する。Ｈ１ホログラム１１を設置する原版支持台３１を備え、原版支持台３１の上に図の左右の１次元方向へ位置調節可能な結像位置移動調整台３２が設けられ、その上に回転調整台３３が設けられており、その回転調整台３３にＨ１ホログラム１１を取り付けられるように構成されている。結像位置移動調整台３２が移動する方向の前方に、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１を取り付ける透明な板からなる感光材料支持台３４が配置されており、その感光材料支持台３４はその面内の直交する２方向に所定ピッチで歩進させる２軸ステッパー機構３５に連結されている。感光材料支持台３４に取り付けられたＨ２ホログラム記録用感光材料２１の原版支持台３１側の前方には、原版支持台３１に取り付けられたＨ１ホログラム１１からの回折光４を記録領域に対応する開口内に制限する回折光制限マスク３６が配置され、感光材料支持台３４の裏側には、回折光制限マスク３６の開口に対応する開口を持つ参照光制限マスク３７が配置されている。

このような構成であるので、Ｈ１ホログラム１１からＨ２ホログラム２１を作製する場合は、Ｈ１ホログラム１１を原版支持台３１の回転調整台３３に取り付ける。そして、Ｈ１ホログラム１１からの再生像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’が感光材料支持台３４の表面近傍に結像するように結像位置移動調整台３２の位置を調節し、次いで、その再生像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’が回折光制限マスク３６の開口内に入るように回転調整台３３の回転角度を調節する。そのような１次元方向位置調節と回転角度調節を行った後、感光材料支持台３４上にＨ２ホログラム記録用感光材料２１を取り付け、２軸ステッパー機構３５を調節してＨ２ホログラム記録用感光材料２１の露光開始位置を設定する。その状態で再生照明光３をＨ１ホログラム１１に所定の入射角で入射させると共に、感光材料支持台３４の裏側の回折光制限マスク３６の開口を経て参照光５を入射させると、Ｈ１ホログラム１１から回折光４が生じて回折光制限マスク３６を通してＨ２ホログラム記録用感光材料２１の回折光制限マスク３６の開口に対応する領域に入射し、その領域で参照光５と干渉して１つのＨ２ホログラムが露光される。次いで、再生照明光３と参照光５を遮断すると共に、２軸ステッパー機構３５を動作させて感光材料支持台３４を１コマ分所定方向へ歩進させてＨ２ホログラム記録用感光材料２１のマスク３６、３７の開口に対応する領域を変更し、その後上記と同様にして新たな領域に同様のＨ２ホログラムが露光される。以下、２軸ステッパー機構３５を面内の直交する２方向に順に歩進させて、同様にして同一特定のＨ２ホログラムがＨ２ホログラム記録用感光材料２１上に多面付けで露光される。多面付け露光後、Ｈ２ホログラム記録用感光材料２１を外して後処理することで、多数の画面切替型ホログラムが多面付けされた体積ホログラムが得られる。

なお、上記において、回転調整台３３でＨ１ホログラム１１の回転角度を調節する必要があるのは、再生照明光３を記録のときの参照光２₁ 〜２₃ と同じ入射角θで入射させても、再生される像Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’はＨ１ホログラム記録用感光材料１１の収縮により元の物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の相対位置に結像されないことがあり、これを元の位置に調整するためにＨ１ホログラム１１の回転角度を調節する必要があるからである。

以上の図１３の多面付けしたＨ２ホログラム２１を作製する記録装置に関しては、図３の単色のホログラム画面切替型ホログラムを２ステップ法により作製する場合について説明してきたが、図１０〜図１２のフルカラーのホログラム画面切替型ホログラムを２ステップ法により作製する場合についても同様に適用できることは明らかである。

さて、次に、上記のような２ステップ法により作製されたフルカラーホログラムの色再現性、視域の評価結果を、従来（特許文献１）の方法によって作製されたフルカラーホログラムの評価結果との対比の形で説明する。

作製されたホログラムの色再現性、視域の角度依存性の測定は、特許文献２に記載のホログラム評価装置を用いて行った。このホログラム評価装置は、ホログラムへの照明光の入射角及びホログラム回折光の観測角を変化させて測定することを可能とするため、評価すべきホログラムを保持可能なサンプル台を、保持したホログラムが略基準軸線上に位置するように配置すると共に、そのサンプル台と、そのサンプル台に保持されたホログラムを照明する光源装置、具体的には、所定波長のレーザと、そのサンプル台に保持されたホログラムからの回折光の情報を測定する測定機器、具体的には、色彩輝度計の少なくとも２つを上記基準軸線を中心として旋回可能とするという構成としたものである。この構成により、サンプル台と光源装置の一方を他方に対して所望角度位置に旋回させることによって、ホログラムの任意の部位への入射角を所望の角度とすることができ、また、サンプル台と測定機器の一方を他方に対して所望の角度位置に旋回させることによって、観測角を所望の角度とすることができ、したがって、ホログラムの任意の部位の縦横方向の入射角、観測角を容易に所望の値に設定してホログラムの色や明るさ等の情報を測定でき、変角特性を容易に求めることができるものである。

また、色再現性の評価方法については、フルカラーリップマンホログラムの色調補正は、ＲＧＢのレーザの露光比を調整して行うが、一般には、オリジナルに対する白色の再現が容易ではない。このため、測定データの補正は、白色の色度は補正せず、輝度のみを補正する。また、立体模型（物体）とホログラムは角度により輝度比が大きく異なるため、オリジナルはオリジナルの白色輝度を基準として輝度補正を行い、ホログラムはホログラムに再生された白色（Ｎ９．５）の輝度を基準に輝度補正を行う。

具体的な輝度補正方法、及び、ＣＩＥ１９７６（Ｌ^* ａ^* ｂ^* ）の座標Ｌ^* ，ａ^* ，ｂ^* の算出、及び、色再現性の評価方法を説明する。

標準白色面の測定結果より、以下の（１）式に従い、輝度補正係数Ｋ_Y を算出する。

Ｋ_Y ＝Ｙ_W ／Ｙ_Wi ・・・（１）
ここで、Ｋ_Y ：輝度を反射率にするための補正係数、
Ｙ_W ：標準光源下での標準白色面のＪＩＳ Ｚ８７２２（分光立体反射率０．９）に準じた刺激値Ｙ
Ｙ_Wi：オリジナルの場合は測定したオリジナルの白色の輝度Ｙ、
ホログラムの場合はホログラムに再現された白色の輝度Ｙ、
である。

以上のようにして算出された輝度補正係数Ｋ_Y より、以下の（２）式に従い、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを算出する。

Ｘ＝Ｘ_i ・Ｋ_Y
Ｙ＝Ｙ_i ・Ｋ_Y
Ｚ＝Ｚ_i ・Ｋ_Y
・・・（２）
ここで、Ｘ_i ，Ｙ_i ，Ｚ_i ：測定した三刺激値、
である。

上記の輝度補正した三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから座標Ｌ^* ，ａ^* ，ｂ^* を以下の（３）式に従い算出する。

Ｌ^* ＝１１６（Ｙ／Ｙ_n ）^1/3 −１６
ａ^* ＝５００｛（Ｘ／Ｘ_n ）^1/3 −（Ｙ／Ｙ_n ）^1/3 ｝
ｂ^* ＝２００｛（Ｙ／Ｙ_n ）^1/3 −（Ｚ／Ｚ_n ）^1/3 ｝
・・・（３）
ここで、Ｘ_n ，Ｙ_n ，Ｚ_n ：標準光源下での完全散乱面の三刺激値。ここでは、標準光源はＤ５０相当であるとし、Ｘ_n ＝９６．４２，Ｙ_n ＝１００．００，Ｚ_n ＝８２．５１としている。

（３）式にて算出したＬ^* ，ａ^* ，ｂ^* より、ホログラムとオリジナルの明度差ΔＬ^* 、彩度差ΔＣ^* 、色相差ΔＨ^* を以下（４）式の関係から求める。

ΔＬ^* ＝Ｌ^* _h −Ｌ^* _o
ΔＣ^* ＝（ａ^* _h ² ＋ｂ^* _h ² ）^1/2 −（ａ^* _o ² ＋ｂ^* _o ² ）^1/2
ΔＨ^* ＝ｔａｎ^-1（ｂ^* _h ／ａ^* _h ）−ｔａｎ^-1（ｂ^* _o ／ａ^* _o ）
ここで、Ｌ^* _h ，ａ^* _h ，ｂ^* _h はホログラムのＬ^* ，ａ^* ，ｂ^* の値、
Ｌ^* _o ，ａ^* _o ，ｂ^* _o はオリジナルのＬ^* ，ａ^* ，ｂ^* の値、
である。

ホログラムに記録するオリジナルとして、白色（Ｎ９．５）、赤色（５Ｒ５／１４）、イエロー（５Ｙ８／１２）、緑色（５Ｇ５／１０）、青色（５ＰＢ４／１０）の５つの色チップ（カッコ内の記号はマンセル表色法による。）を並列したものを用い、これを本発明の２ステップ法によりフルカラーのホログラムとて作製し（ただし、評価の目的から、Ｈ１ホログラム作製時にＨ１ホログラム記録用感光材料の記録領域の分割は行わない。）、また、比較としてそのオリジナルをデニシュークの方法でフルカラーのホログラムとて作製し、それぞれの作製されたホログラムを原版として、ホログラム複製法により複製したものをサンプルホログラムとした。ただし、オリジナルをデニシュークの方法でフルカラーのホログラムとて作製したものを複製するときに、特許文献１記載の方法により視域を制限するように複製照明光の入射角を選んだ。複製したサンプルホログラムの再生照明光の設計入射角は、本発明の２ステップ法によるものの場合、垂直上方の５２°とし、デニシュークの方法でかつ特許文献１記載の方法により視域を制限したものの場合、垂直上方の３５°としている。

図１４は、本発明により２ステップ法でフルカラーのホログラムを作製し、そのＨ２ホログラムを原版にしてホログラム複製法により複製したサンプルホログラムの色再現性を測定した結果を示す図であり、図１４（ａ）は、再生照明光の入射角を４４°から６７°の間で変化させたときの５つの色チップに対応するホログラム部分（それぞれＨ１Ｈ２−Ｗ（白色）、Ｈ１Ｈ２−Ｒ（赤色）、Ｈ１Ｈ２−Ｙ（イエロー）、Ｈ１Ｈ２−Ｇ（緑色）、Ｈ１Ｈ２−Ｂ（青色）として示してある。）から観察角０°位置への回折光の座標値ａ^* ，ｂ^* を示す図であり、オリジナルの座標値ａ^* ，ｂ^* も示してある。

また、図１４（ｂ）は、観察角０°位置で再生照明光の入射角を変化させたときの５つの色チップに対応するホログラム部分からの回折光の輝度値変化を示す図である。

また、図１４（ｃ）は、再生照明光の入射角５２°、観察角０°での各色チップのサンプルホログラムとオリジナルの明度差ΔＬ^* 、彩度差ΔＣ^* 、色相差ΔＨ^* を示す図である。

図１４（ａ）、（ｂ）から、本発明によるサンプルホログラムにおいては、再生照明光が設計入射角５２°を挟む４４°から６７°の範囲では、各色チップの再現色は大きくは変化しないと言え、輝度は入射角４４°で最も高く、色再現域は設計入射角５２°のそれに近いと言える。

また、図１４（ｃ）から、本発明によるサンプルホログラムにおいては、明度差ΔＬ^* については、白色輝度を基準として輝度補正を行うと、各色はオリジナルより高い明度を示し、彩度差ΔＣ^* については、イエローが悪化し、色相差ΔＨ^* については、青色がオリジナルと異なったものとなると言える。

次に、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムと、デニシュークの方法で作製したホログラムを複製するときに特許文献１記載の方法により視域を制限した比較例のフルカラーホログラムとの色再現性の比較をするために、再生照明光の入射角をパラメータにしてとったａ^* ｂ^* 色度図を図１５に示す。図１５（ａ）は本発明の場合、（ｂ）は比較例の場合であり、図中に示した角度は再生照明光の垂直方向入射角であり、設計入射角は、本発明の場合５２°、比較例の場合３５°である。

図１５（ａ）、（ｂ）から、本発明によるサンプルホログラムの設計入射角５２°の色再現域はオリジナルの色再現域に近く、比較例より大きい（広い）と言うことが言える。したがって、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムの色再現性は比較例と比較しても極めて良好であると言える。

次に、図１６は、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムと、デニシュークの方法で作製したホログラムを複製するときに特許文献１記載の方法により視域を制限した比較例のフルカラーホログラムとのオリジナルの白色チップ部位の垂直方向（ａ）、水平方向（ｂ）の観察角依存性を示す図である。このときの設計観察角は何れも垂直方向、水平方向とも０°である。

図１６（ａ）、（ｂ）から、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムは垂直方向、水平方向共に観察角範囲を制限することができ、また、設計観察角における明るさは本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムの方が比較例のホログラムより明るい。

観察角依存性の輝度分布形状は、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムと比較例とでは異なっており、本発明のフルカラーホログラムでは、設計観察角０°近傍で垂直方向、水平方向とも広いのに対して、比較例のホログラムでは、垂直方向にピークを持ち、水平方向ではフラットである。これは、本発明の方法と比較例の方法の観察角範囲（視域）制限の原理が異なることに基づくものである。

さらに、本発明の２ステップ法によるフルカラーホログラムにおいては、観察角依存性の曲線は矩形であって平坦で広く、両端で観察角が急激に落ちるので、画面切替型ホログラムに適していることが分かる。

以上、本発明の画面切替型ホログラム作製方法及びその方法により作製された画面切替型ホログラムを実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、Ｈ１ホログラムの異なる分割領域にそれぞれ別の物体（立方体、三角錐、円筒体）を記録するものとしたが、同一の物体を各分割領域に記録するようにしてもよい。あるいは、例えば同一人物、動物等の連続する運動の一連の異なるコマ（シーン）を記録したものであってもよい。図１７はその１例の一連のシーンを示す図であり、図の上段のコマの並びの左から右へ、次いで中段の左から右へ、そして次に、下段の左から右へ移るに連れて馬の走る様子を示している。これらの一連のシーンを、Ｈ１ホログラムの上から下への複数の分割領域にそれぞれ記録すると、図１８に示すように、観察眼Ｅを上から下へ移動する間にＨ２ホログラム２１からの再生像が連続的に切り替わり、馬が走るように見える動画的効果を得ることができる。また、フルカラーホログラムの場合、画面の切り替えである画面ではフルカラーで記録物体像が再生され、別の画面ではモノクロの記録物体像が再生されるようにしてもよい。なお、本発明による画面切替型ホログラムは、偽造防止効果や意匠性に富んだホログラムとして使用可能であり、また、光学素子としても使用可能である。

本発明に基づいて２ステップ法により画面切替型ホログラムを作製する際の１段階目のＨ１ホログラムの撮影配置を示す図である。 １段階目のＨ１ホログラムに計算機合成ホログラムから再生された再生像をホログラムとして記録する変形例の撮影配置を示す図である。 ２段階目のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。 作製された画面切替型ホログラムの作用を説明するための図である。 Ｈ１ホログラムの分割領域の他の配置例を示す図である。 本発明に基づいてフルカラーの画面切替型ホログラムを作製する際に、３枚の１段階目のＨ１ホログラムのそれぞれの第１の分割領域に第１物体のホログラムを撮影する配置を示す図である。 ３枚の１段階目のＨ１ホログラムのそれぞれの第２の分割領域に第２物体のホログラムを撮影する配置を示す図である。 ３枚の１段階目のＨ１ホログラムのそれぞれの第３の分割領域に第３物体のホログラムを撮影する配置を示す図である。 ３枚の１段階目のＨ１ホログラムのそれぞれの第２の分割領域に計算機合成ホログラムから再生された再生像のホログラムを撮影する変形例の配置を示す図である。 ２段階目の第１の色のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。 ２段階目の第２の色のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。 ２段階目の第３の色のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。 多面付けした多くの同様な画面切替型ホログラムを作製する記録装置の１実施例の構成を示す図である。 本発明によるフルカラーホログラムから複製したサンプルホログラムの色再現性の測定結果を示す図である。 本発明によるフルカラーホログラムと比較例のフルカラーホログラムとの色再現性の比較を示すａ^* ｂ^* 色度図である。 本発明によるフルカラーホログラムと比較例のフルカラーホログラムとの観察角依存性を示す図である。 複数の分割領域に記録する連続する運動の一連のシーンの例を示す図である。 図１７の分割領域を持つＨ１ホログラムを用いて作製された画面切替型ホログラムから動画的効果が得られることを説明するための図である。

符号の説明

１₁ 〜１₃ …物体光
１_1R、１_2R、１_3R…Ｒの物体光
１_1G、１_2G、１_3G…Ｇの物体光
１_1B、１_2B、１_3B…Ｂの物体光
２₁ 〜２₃ …参照光
２_1R、２_2R、２_3R…Ｒの参照光
２_1G、２_2G、２_3G…Ｇの参照光
２_1B、２_2B、２_3B…Ｂの参照光
３…再生照明光
３_R …Ｒの再生照明光
３_G …Ｇの再生照明光
３_B …Ｂの再生照明光
４…回折光
４_R …Ｒの回折光
４_G …Ｇの回折光
４_B …Ｂの回折光
５…参照光
５_R …Ｒの参照光
５_G …Ｇの参照光
５_B …Ｂの参照光
６…再生照明光
７…回折光
７₁ 〜７_N …回折光成分
８…ＣＧＨ
８_RGB …フルカラーの画像再生が可能なＣＧＨ
９…再生照明光
９_R …Ｒの再生照明光
９_G …Ｇの再生照明光
９_B …Ｂの再生照明光
１０₁ 、１０₂ …一軸方向拡散板
１１…Ｈ１ホログラム記録用感光材料（Ｈ１ホログラム）
１１_R …Ｒ用のＨ１ホログラム記録用感光材料（ＲのＨ１ホログラム）
１１_G …Ｇ用のＨ１ホログラム記録用感光材料（ＧのＨ１ホログラム）
１１_B …Ｂ用のＨ１ホログラム記録用感光材料（ＢのＨ１ホログラム）
１１₁ 〜１１₉ …分割領域
１２…マスク
２１…Ｈ２ホログラム記録用感光材料（Ｈ２ホログラム）
２１’…フルカラーのＨ２ホログラム
２１_R …Ｒ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２１_G …Ｇ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２１_B …Ｂ用のＨ２ホログラム記録用感光材料
２２…透明基板
２５…窓
２５₁ 〜２５_N …窓の分割領域に対応する範囲
３１…原版支持台
３２…結像位置移動調整台
３３…回転調整台
３４…感光材料支持台
３５…２軸ステッパー機構
３６…回折光制限マスク
３７…参照光制限マスク
Ｏ₁ 〜Ｏ₃ …物体
Ｏ₁ ’〜Ｏ₃ ’…物体の像
Ｏ₁ ”〜Ｏ₃ ”…物体の像の像
Ｏ_1R’〜Ｏ_1R’…物体のＲ成分の像
Ｏ_1G’〜Ｏ_1G’…物体のＧ成分の像
Ｏ_1B’〜Ｏ_1B’…物体のＢ成分の像

Claims (10)

1. 見る方向により観察画面が切り替わる画面切替型ホログラム作製方法であって、ホログラム記録材料を複数の領域に面積分割して、各分割領域に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録することで１段階目のホログラムとして記録し、その記録した１段階目のホログラムから各分割領域に記録された物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する画面切替型ホログラム作製方法であって、１段階目のホログラムから各分割領域に記録された物体像を同時に再生して２段階目のホログラム記録材料に反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する際に、１段階目のホログラムを２段階目のホログラム記録材料方向に位置調節可能であって、再生照明光に対して角度調節可能に支持することを特徴とする画面切替型ホログラム作製方法。
2. 前記ホログラム記録材料の各分割領域にホログラム記録する物体の少なくとも１つが計算機合成ホログラムから再生された再生像であることを特徴とする請求項１記載の画面切替型ホログラム作製方法。
3. 見る方向により観察画面が切り替わるフルカラーの画面切替型ホログラム作製方法であって、異なる色用の複数のホログラム記録材料各々を相互に対応するように複数の領域に面積分割して、各分割領域に別々の画面に表示する物体を同一入射角の参照光を用いてホログラム記録材料毎に別々の色の波長でホログラム記録することで１段階目のホログラムとして複数記録し、その記録した１段階目のホログラム各々から各分割領域に記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に２段階目のホログラム記録材料を配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する画面切替型ホログラム作製方法であって、１段階目のホログラムから各分割領域に記録された物体像を同時に再生して２段階目のホログラム記録材料に反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録する際に、１段階目のホログラムを２段階目のホログラム記録材料方向に位置調節可能であって、再生照明光に対して角度調節可能に支持することを特徴とする画面切替型ホログラム作製方法。
4. 前記異なる色用の複数のホログラム記録材料各々の各分割領域にホログラム記録する物体の少なくとも１つがフルカラーの画像再生が可能な計算機合成ホログラムから再生された再生像であることを特徴とする請求項３記載の画面切替型ホログラム作製方法。
5. 複数の１段階目のホログラムから順に各分割領域に記録された対応する色成分の物体像を同時に再生させ、その再生物体像近傍に対応する色成分が記録可能な２段階目のホログラム記録材料を順に配置して反射型あるいは透過型の体積ホログラムとして記録することを特徴とする請求項３又は４記載の画面切替型ホログラム作製方法。
6. 異なる色用の２段階目のホログラム記録材料を順に積層させながら、複数の１段階目のホログラムから順に異なる色成分の物体像を再生させて順に積層された２段階目のホログラム記録材料に記録することを特徴とする請求項５記載の画面切替型ホログラム作製方法。
7. ２段階目のホログラムを記録する際の参照光の入射方向を、その参照光を１段階目のホログラムの面上に投影した場合に、１段階目のホログラムの複数の分割領域の分割方向に略平行な方向とすることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
8. １段階目のホログラム記録材料として銀塩感光材料を使用し、２段階目のホログラム記録材料としてフォトポリマーを使用することを特徴とする請求項１から７の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
9. １段階目のホログラム及び２段階目のホログラム記録時に用いる参照光として略平行な光を用いることを特徴とする請求項１から８の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。
10. 前記２段階目のホログラム記録材料を１段階目のホログラムに対して面内の直交する２方向に歩進可能に支持し、前記２段階目のホログラム記録材料の各歩進領域に同一特性の画面切替型ホログラムを多面付けで記録することを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載の画面切替型ホログラム作製方法。

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