JP5218759B2 - カラー切り替えホログラム - Google Patents

Description

本発明は、カラー切り替えホログラムに関し、特に、観察位置を相対的に移動させると画像の色が切り替わるカラー切り替えホログラムに関するものである。

体積型ホログラムは、角度選択性、波長選択性に優れており、再生像の観察範囲において色変化が少ないことが特徴としてある。一方、レインボーホログラム等のレリーフホログラムは、再生照明光を波長分散させ、観察される再生像が虹色（レインボー色）に再生される。

体積型ホログラムは、波長選択性を活かし、再生像の観察領域で常に色変化が生じないホログラムとして、目視によりレリーフホログラムとの差別化が図ることができ、セキュリティ（偽造防止）用途で用いられている。

また、体積型ホログラムの角度選択性、波長選択性を活かすことで、再生像の画像を切り替えて表現することができるため（特許文献１）、セキュリティ用途に適用されている。
特開２００７−２１９４９１号公報

従来技術の体積型ホログラムでも、レインボーホログラム等のレリーフホログラムとの差別化を図ることができ、セキュリティ用途に用いているが、レリーフホログラム等による模造品が作られることがある。体積型ホログラムの特徴を理解していれば、容易に模造品との違いを判断でき、真贋判定が可能であるが、一般消費者には判り難いという課題がある。レインボーホログラム等のレリーフホログラムは、ホログラムの特性上、再生像が虹色（レインボー色）となって観察され、単色で観察可能な領域は非常に狭い。

本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、観察位置を相対的に移動させると画像の色が虹色の順に限らず任意の順に切り替わり、かつ、単色で観察可能な領域が広いカラー切り替えホログラムを提供することである。また、観察位置を相対的に移動させると、色だけでなく再生画像も同時に切り替え可能なカラー切り替え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カラー切り替えホログラムは、２以上の異なる波長で記録された体積型ホログラムからなり、観察領域により観察される再生像の波長が異なる体積型ホログラムであって、白色再生照明光を照射し、再生照明光とホログラム面の法線を含む面（入射面）内で連続的に再生照明光に近い位置から遠い位置あるいは遠い位置から近い位置へ観察位置を移動させた場合に、再生照明光に近い位置から遠い位置にかけて波長が順に長くなる順か、あるいは、波長の違いが混在する順であって飛び飛びに色が変化するように再生されることを特徴とするものである。

本発明の別のカラー切り替えホログラムは、２以上の異なる波長で記録された体積型ホログラムからなり、観察領域により観察される再生像の波長が異なる体積型ホログラムであって、白色再生照明光を照射し、再生照明光とホログラム面の法線を含む面内で連続的に再生照明光に近い位置から遠い位置あるいは遠い位置から近い位置へ観察位置を移動さ
せた場合に、回折格子による波長分散の順とは異なる順の波長で飛び飛びに色が変化するように再生されることを特徴とするするものである。

これらの場合、観察位置を移動させた場合に、色の変化に伴って異なる再生像が再生されるようにすることが望ましい。

また、観察位置を移動させた場合に、異なる再生像が基準物体面に対する動きが観察可能なように再生されるようにすることもできる。

本発明のカラー切り替えホログラムによると、虹色に色変化するレリーフホログラムとの差を目視にてより明確に判別することができ、真贋判定を容易に判断可能であり、偽造防止効果が高いホログラムを提供することができる。また、観察領域での色の切り替えだけではなく、再生像も切り替えるようにすることにより、よりセキュリティ性の高いホログラムとすることができる。

また、作製する上では、切り替え色に対応したレーザー、記録材料が必要となり、作製が通常のホログラムと比べより困難となり、偽造防止効果が高いホログラムを提供することができる。

以下、本発明のカラー切り替えホログラムをその原理と実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明のカラー切り替えホログラム３０と従来のレインボーホログラム等のレリーフホログラム４０のカラー切り替えの様子を示す図である。

図１（ｃ）はレリーフホログラムの場合を示す図であり、ホログラムに例えば斜め上方から白色の再生照明光６を照射する場合、記録物体Ｏの再生像Ｏ”は観察者Ｅの見る方向によって赤→緑→青（上から下へ観察者Ｅの目が移動するとき）あるいは青→緑→赤（下ら上へ観察者Ｅの目が移動するとき）と変化する。再生照明光６に対して回折光がなす角度φは、波長が短い程大きくなる。したがって、赤、緑、青をそれぞれＲ，Ｇ，Ｂとすると、再生照明光６に対して回折光がなす角度φは、波長が短い程大きくなる。そのため、再生照明光６に対してそれぞれの赤色、緑色、青色の回折光のなす角度φ_R ，φ_G ，φ_B は、図１（ｃ）のように、φ_R ＜φ_G ＜φ_B となる。そして、観察者Ｅの観察位置が例えば赤色で観察できる位置から少し変わると、異なる他の色に変わって観察されてしまい、単色で観察可能な領域は非常に狭いものである。

これに対して、図１（ａ）は本発明のカラー切り替えホログラムの場合を示す図であり、記録物体Ｏの再生像Ｏ”は観察者Ｅの見る方向によって、この実施例の場合、青→赤→緑（上から下へ観察者Ｅの目が移動するとき）あるいは緑→赤→青（下ら上へ観察者Ｅの目が移動するとき）と変化する。その色の変化の順は、図１（ｃ）のように、虹色の順に限定されることなく任意の順に切り替わる。そのため、再生照明光６に対してそれぞれの赤色、緑色、青色の回折光のなす角度φ_R ，φ_G ，φ_B は、図１（ａ）の場合は、φ_B ＜φ_R ＜φ_G となる。そして、観察者Ｅが例えば赤色で観察できる領域は広く、その領域を越えて観察者Ｅの観察位置が変わらなければ同じ色に見えるので、単色で観察可能な領域は図１（ｃ）の場合に比べて広い。その単色観察可能領域を越えて観察者Ｅの観察位置が隣接する他の色の領域に移動すると、色は虹色の順に連続的に変化するのではなく、別の色、図１（ａ）の例では、青色あるいは緑色に急激に変わって観察できる。したがって、図１（ａ）の本発明によるカラー切り替えホログラムか、図１（ｃ）のレリーフホログラムで偽造されたホログラムかは容易に明確に判定することができる。

このように、図１（ａ）の本発明のカラー切り替えホログラムは、再生照明光６とホログラム面の法線を含む面（紙面）内で連続的に上から下あるいは下から上へ観察者Ｅの観察位置を移動させた場合に、再生照明光６に近い位置から遠い位置にかけて波長が順に短くなる順でなく（図１（ｃ））、波長の長短が逆転するかあるいは波長の順が混合するように色が連続的でなく飛び飛びに変化するものである。あるいは、回折格子による波長分散の順とは異なる順の波長で飛び飛びに色が変化するものである。

図１（ａ）の場合は、観測位置が異なっても同じ記録物体Ｏの再生像Ｏ”が異なる色で再生されるものであったが、図１（ｂ）のように色の飛び飛びの変化、青色（Ｂ）→赤色（Ｒ）→緑色（Ｇ）に伴って、再生像もそれぞれ異なる再生像Ｏ_B ”（立方体），Ｏ_R ”（三角錐），Ｏ_G ”（円筒体）に変化して観察されるように構成することもできる。再生像Ｏ_B ”は青色、再生像Ｏ_R ”は赤色、再生像Ｏ_G ”は緑色の再生像である。

なお、図１（ｃ）のレリーフホログラムに異なる記録物体を異なる波長で異なる再生位置に再生するように多重記録した場合には、各々の再生像が波長分散により所定の再生位置外でも異なる色で観察されるように再生されるので、図１（ｂ）のように、異なる観察位置で異なる物体の再生像が異なる色で明確に区切って観察できるようにはならないので、本発明によるカラー切り替えホログラムか、レリーフホログラムで偽造されたホログラムかは明確に判定でき、真贋判定が容易で偽造防止効果が高い。

次に、図１（ｂ）のようなカラー切り替えホログラム３０を２ステップ法により作製する方法の例を説明する。

図２は、２ステップ法によりカラー切り替え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。この例は、Ｈ１ホログラム記録用感光材料として、青色（Ｂ）用、赤色（Ｒ）用、緑色（Ｇ）用別々のフォトポリマーあるいは銀塩材料からなる感光材料１１_B 、１１_R 、１１_G を用いる例である。

まず、図２（ａ）に示すように、青色で記録する第１物体（ここでは、立方体で示してある。）Ｏ_B に面して青色用感光材料１１_B を配置する。そして、その感光材料１１_B の第１物体Ｏ_B のホログラムを記録する第１の分割領域１１_B1以外の面をマスク１２を用いて遮光する。第１物体Ｏ_B を所定の青色の波長のレーザ光で照明して第１物体Ｏ_B で散乱された物体光１_B を感光材料１１_B の第１の分割領域１１_B1に入射させると共に、感光材料１１_B の面に入射角θで物体光１_B と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_B を同時に入射させ、感光材料１１_B の第１の分割領域１１_B1に第１物体Ｏ_B のホログラムを露光する。

次いで、図２（ｂ）に示すように、青色用感光材料１１_B の代わりに赤色用感光材料１１_R を同じ位置に配置し、第１物体Ｏ_B の代わりに赤色用感光材料１１_R に記録する第２物体（ここでは、三角錐で示してある。）Ｏ_R を配置する。そして、その感光材料１１_R の第２物体Ｏ_R のホログラムを記録するための第２の分割領域１１_R2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。ここで、第１の分割領域１１_B1と第２の分割領域１１_R2及び後記に第３の分割領域１１_G3は同じ感光材料配置面を上下方向に三分割した相互に隣接し、相互に重ならない領域である。以上の配置で、今度は第２物体Ｏ_R を所定の赤色の波長のレーザ光で照明して第２物体Ｏ_R で散乱された物体光１_R を感光材料１１_R の第２の分割領域１１_R2に入射させると共に、感光材料１１_R の面に同じ入射角θで物体光１_R と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_R を同時に入射させ、感光材料１１_R の第２の分割領域１１_R2に第２物体Ｏ_R のホログラムを露光する。

同様にして、図２（ｃ）に示すように、赤色用感光材料１１_R の代わりに緑色用感光材料１１_G を同じ位置に配置し、第２物体Ｏ_R の代わりに緑色用感光材料１１_G に記録する第３物体（ここでは、円筒体で示してある。）Ｏ_G を配置する。そして、その感光材料１１_G の第３物体Ｏ_G のホログラムを記録するための第３の分割領域１１_G3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１１_G3は上記のように第２の分割領域１１_R2に隣接して配置されている。その配置で、第３物体Ｏ_G を所定の緑色の波長のレーザ光で照明して第３物体Ｏ_G で散乱された物体光１_G を感光材料１１_G の第３の分割領域１１_G3に入射させると共に、感光材料１１_G の面に同じ入射角θで物体光１_G と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光２_G を同時に入射させ、感光材料１１_G の第３の分割領域１１_G3に第３物体Ｏ_G のホログラムを露光する。

以上のようにＨ１ホログラム記録用感光材料として青色用、赤色用、緑色用別々の感光材料１１_B 、１１_R 、１１_G の相互に面分割した各領域１１_B1、１１_R2、１１_G3に別々の色のホログラムが露光された感光材料１１_B 、１１_R 、１１_G を現像、漂白してＨ１ホログラム１１_B 、１１_R 、１１_G を作製する（それぞれＨ１_B ホログラム、Ｈ１_R ホログラム、Ｈ１_G ホログラムとする。）。ここで、感光材料１１_B 、１１_R 、１１_G とＨ１ホログラム１１_B 、１１_R 、１１_G を同じ符号１１_B 、１１_R 、１１_G で示す。

次いで、図３（ａ）に示すように、Ｈ１_B ホログラムに記録のときの参照光２_B と反対に進む同じ青色波長の再生照明光３_B を、Ｈ１_B ホログラム１１_B に対して記録のときの参照光２_B が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１_B ホログラム１１_B の面に対して記録のときの物体Ｏ_B の相対位置と同じ位置に回折光４_B により第１物体Ｏ_B の像Ｏ_B ’が再生結像される。この際、図２（ａ）の場合と同様に、Ｈ１_B ホログラム１１_B の第１の分割領域１１_B1以外の面をマスク１２を用いて遮光する。この第１物体Ｏ_B の像Ｏ_B ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である青色用感光材料２１_B を配置し、再生照明光３_B と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光５_B を回折光４_B 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_B 中に２段階目の青色Ｈ２ホログラム２１_B （Ｈ２_B ）を露光する。露光後の感光材料２１_B を後処理して青色Ｈ２ホログラムＨ２_B を作製する。ここで、感光材料２１_B とＨ２ホログラム２１_B を同じ符号２１_B で示す。他も同じ。

次いで、図３（ｂ）に示すように、Ｈ１_R ホログラムに記録のときの参照光２_R と反対に進む同じ赤色波長の再生照明光３_R を、Ｈ１_R ホログラム１１_R に対して記録のときの参照光２_R が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１_R ホログラム１１_R の面に対して記録のときの物体Ｏ_R の相対位置と同じ位置に回折光４_R により第２物体Ｏ_R の像Ｏ_R ’が再生結像される。この際、図２（ｂ）の場合と同様に、Ｈ１_R ホログラム１１_R の第２の分割領域１１_R2以外の面をマスク１２を用いて遮光する。この第２物体Ｏ_R の像Ｏ_R ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である赤色用感光材料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青色の場合の参照光５_B と同じ入射角で同時に入射させ、感光材料２１_R 中に２段階目の赤色Ｈ２ホログラム２１_R （Ｈ２_R ）を露光する。露光後の感光材料２１_R を後処理して赤色Ｈ２ホログラムＨ２_R を作製する。

同様にして、図３（ｃ）に示すように、Ｈ１_G ホログラムに記録のときの参照光２_G と反対に進む同じ緑色波長の再生照明光３_G を、Ｈ１_G ホログラム１１_G に対して記録のときの参照光２_G が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１_G ホログラム１１_G の面に対して記録のときの物体Ｏ_G の相対位置と同じ位置に回折光４_G により第３物体Ｏ_G の像Ｏ_G ’が再生結像される。この際、図２（ｃ）の場合と同様に、Ｈ１_G ホログラム１１_G の第３の分割領域１１_G3以外の面をマスク１２を用いて遮光する。この第３物体Ｏ_G の
像Ｏ_G ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である緑色用感光材料２１_G を配置し、再生照明光３_G と可干渉な同一光源からの平行光からなる参照光５_G を回折光４_G と反対側あるいは同じ側から青色の場合の参照光５_B と同じ入射角で同時に入射させ、感光材料２１_G 中に２段階目の緑色Ｈ２ホログラム２１_G （Ｈ２_G ）を露光する。露光後の感光材料２１_G を後処理して緑色Ｈ２ホログラムＨ２_G を作製する。

以上のようにして記録されたＨ２ホログラム２１_B 、２１_R 、２１_G は体積ホログラムであり、参照光５_B 、５_R 、５_G を回折光４_B 、４_R 、４_G 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_B 、５_R 、５_G を回折光４_B 、４_R 、４_G 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。

このようにして作製されたＢ，Ｒ，Ｇ３色のＨ２ホログラム２１_B 、２１_R 、２１_G を、イメージホログラムとして記録されている第１〜第３物体Ｏ_B 、Ｏ_R ，Ｏ_G の像Ｏ_B ’、Ｏ_R ’，Ｏ_G ’が空間的に相互に重なるように重ね合わせることで、本発明に基づくＨ２ホログラムとしてのカラー切り替えホログラム３０（図４）が作製される。

図４に示すように、このようにして記録作製されたＨ２ホログラム３０に記録のときの参照光５_B 、５_R 、５_G と反対に進む白色の再生照明光６を、Ｈ２ホログラム３０に対して記録のときの参照光５_B 、５_R 、５_G 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Ｏ_B 、Ｏ_R ，Ｏ_G の像Ｏ_B ’、Ｏ_R ’，Ｏ_G ’の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”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_B 、１１_R 、１１_G の位置にＨ１ホログラム１１_B 、１１_R 、１１_G 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Ｏ_B 、Ｏ_R ，Ｏ_G の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”の中、第１物体Ｏ_B の像Ｏ_B ”は窓２５中の第１の分割領域１１_B1に対応する範囲２５_B1に向かう青色波長の回折光成分７_B によって青色像として再生され、第２物体Ｏ_R の像Ｏ_R ”は窓２５中の第２の分割領域１１_R2に対応する範囲２５_R2に向かう赤色波長の回折光成分７_R によって赤色像として再生され、第３物体Ｏ_G の像Ｏ_G ”は窓２５中の第３の分割領域１１_G3に対応する範囲２５_G3に向かう回折光成分７_G によって緑色像として再生される。したがって、観察眼Ｅが図４の角度範囲α₁ （窓２５中の範囲２５_B1がＨ２ホログラム２１_B の参照光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Ｏ_B （立方体）の青色成分像Ｏ_B ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₂ （窓２５中の範囲２５_R2がＨ２ホログラム２１_R の参照光５_R 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Ｏ_R （三角錐）の赤色成分像Ｏ_R ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₃ （窓２５中の範囲２５_G3がＨ２ホログラム２１_G の参照光５_G 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Ｏ_G （円筒体）の緑色成分像Ｏ_G ”がＨ２ホログラム３０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と色が像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により異なる色の異なる立体像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３０近傍の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”の位置である。

なお、再生される色の順は、再生照明光６に近い位置から遠い位置にかけて、Ｂ，Ｒ，Ｇだけでなく、任意の波長の順が混合するような色順、波長が順に長くなるあるいは短くなるような順であってもよい。

図２〜図３は、Ｈ１、Ｈ２ホログラム記録用感光材料として、Ｒ，Ｇ，Ｂ用別々の感光材料を用いる例であったが、１つの記録材料に２色が記録可能なものを用いることもでき
る。図５、図６は、Ｈ１、Ｈ２ホログラム記録用感光材料としてそれぞれ、フォトポリマーあるいは銀塩材料からなる青緑色用感光材料１１_BG、２１_BGと、赤色用感光材料１１_R 、２１_R を用いる場合の図２、図３に対応する図である。

図５の１段階目のＨ１ホログラムの撮影配置においては、図２との対応で、図２（ａ）と（ｃ）の青色及び緑色でＨ１ホログラムを記録する際、同一の青緑色用感光材料１１_BGを用いる（図５（ａ）、（ｃ））点以外は、図２の場合と同じである。したがって、図５のＨ１ホログラムの撮影によって、２枚の感光材料１１_BG、１１_R にそれぞれ青緑色Ｈ１ホログラム１１_BG（Ｈ１_BGホログラム）と赤色Ｈ１ホログラム１１_R （Ｈ１_R ホログラム）が得られる。青緑色Ｈ１ホログラム１１_BGの面分割した領域１１_B1には、第１物体Ｏ_B のホログラムが、領域１１_G3には、第３物体Ｏ_G のホログラムが記録され、赤色Ｈ１ホログラム１１_R の面分割した領域１１_R2には、第２物体Ｏ_R のホログラムが記録されている。

次いで、図６（ａ）に示すように、Ｈ１_BGホログラムに記録のときの参照光２_B 、２_G と反対に進む同じ青色波長、緑色波長の再生照明光３_B 、３_G を、Ｈ１_BGホログラム１１_BGに対して記録のときの参照光２_B 、２_G が入射する側とは反対側からそれぞれＨ１ホログラム１１_BGの領域１１_B1、１１_G3に入射させる。この際、Ｈ１_BGホログラム１１_BGの第２の分割領域１１_R2の面をマスク１２を用いて遮光する。あるいは、同様にマスク１２で第２の分割領域１１_R2を遮光して、残りの領域にＨ１ホログラム記録時と同じ青色波長、緑色波長を重畳した光を入射させる。すると、Ｈ１_BGホログラム１１_BGの面に対して記録のときの物体Ｏ_B 、Ｏ_G の相対位置と同じ位置に回折光４_B 、４_G により第１物体Ｏ_B 、第３物体Ｏ_G のそれぞれ像Ｏ_B ’、Ｏ_G ’が重畳して再生結像される。この第１物体Ｏ_B 、第３物体Ｏ_G の像Ｏ_B ’、Ｏ_G ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である青緑色用感光材料２１_BGを配置し、再生照明光３_B 、３_G と可干渉な同一光源からの平行光を重畳させた青緑色からなる参照光５_BGを回折光４_B 、４_G 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_BG中に２段階目の青緑色Ｈ２ホログラム２１_BG（Ｈ２_BG）を露光する。露光後の感光材料２１_BGを後処理して青緑色Ｈ２ホログラムＨ２_BGを作製する。

次いで、図６（ｂ）に示すように、図３（ｂ）の場合と同様に、Ｈ１_R ホログラムに記録のときの参照光２_R と反対に進む同じ赤色波長の再生照明光３_R を、Ｈ１_R ホログラム１１_R に対して記録のときの参照光２_R が入射する側とは反対側から入射させると、Ｈ１_R ホログラム１１_R の面に対して記録のときの物体Ｏ_R の相対位置と同じ位置に回折光４_R により第２物体Ｏ_R の像Ｏ_R ’が再生結像される。この際、図５（ｂ）の場合と同様に、Ｈ１_R ホログラム１１_R の第２の分割領域１１_R2以外の面をマスク１２を用いて遮光する。この第２物体Ｏ_R の像Ｏ_R ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である赤色用感光材料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青色、緑色の場合の参照光５_BGと同じ入射角で同時に入射させ、感光材料２１_R 中に２段階目の赤色Ｈ２ホログラム２１_R （Ｈ２_R ）を露光する。露光後の感光材料２１_R を後処理して赤色Ｈ２ホログラムＨ２_R を作製する。

このようにして作製されたＢＧ，Ｒの２枚のＨ２ホログラム２１_BG、２１_R を、イメージホログラムとして記録されている第１〜第３物体Ｏ_B 、Ｏ_R ，Ｏ_G の像Ｏ_B ’、Ｏ_R ’，Ｏ_G ’が空間的に相互に重なるように重ね合わせることで、図４のＨ２ホログラムとしてのカラー切り替えホログラム３０が作製され、図４で説明したのと同様にして、観察眼Ｅが図４の角度範囲α₁ にある場合には、第１物体Ｏ_B （立方体）の青色成分像Ｏ_B ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₂ にある場合には、第２物体Ｏ_R （三角錐）の赤色成分像Ｏ_R ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₃ にある場合には、第
３物体Ｏ_G （円筒体）の緑色成分像Ｏ_G ”がＨ２ホログラム３０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と色が像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により異なる色の異なる立体像画面が順に切り替わる。

次に、Ｈ１、Ｈ２ホログラム記録用感光材料として、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ用に同じ１枚の感光材料を用いる例を説明する。図７、図８は、Ｈ１、Ｈ２ホログラム記録用感光材料としてそれぞれ、フォトポリマーあるいは銀塩材料からなる全色用又は青赤緑色用感光材料１１_BRG を用いる場合の図２、図３に対応する図である。

図７の１段階目のＨ１ホログラムの撮影配置においては、図２との対応で、青色用感光材料１１_B 、赤色用感光材料１１_R 、緑色用感光材料１１_G を同一の青赤緑色用感光材料１１_BRG を用いる（図７（ａ）〜（ｃ））点以外は、図２の場合と同じである。したがって、図７のＨ１ホログラムの撮影によって、１枚の感光材料１１_BRG に青赤緑色Ｈ１ホログラム１１_BRG （Ｈ１ホログラムＨ１）が得られる。青赤緑色Ｈ１ホログラム１１_BRG の面分割した領域１１_B1には第１物体Ｏ_B のホログラムが、領域１１_R2には第２物体Ｏ_R のホログラムが、領域１１_G3には第３物体Ｏ_G のホログラムが記録されされている。

次いで、図８に示すように、Ｈ１ホログラム１１_BRG に記録のときの参照光２_B 、２_R 、２_G と反対に進む同じ青色波長、赤色波長、緑色波長の再生照明光３_B 、３_R 、３_G を、Ｈ１ホログラム１１_BRG に対して記録のときの参照光２_B 、２_R 、２_G が入射する側とは反対側からそれぞれＨ１ホログラム１１_BRG の領域１１_B1、１１_G3に入射させる。あるいは、Ｈ１ホログラム記録時と同じ青色波長、赤色波長、緑色波長を重畳した光を入射させる。すると、Ｈ１ホログラム１１_BRG の面に対して記録のときの物体Ｏ_B 、Ｏ_R 、Ｏ_G の相対位置と同じ位置に回折光４_B 、４_R 、４_G により第１物体Ｏ_B 、第２物体Ｏ_R 、第３物体Ｏ_G のそれぞれ像Ｏ_B ’、Ｏ_R ’、Ｏ_G ’が重畳して再生結像される。この第１物体Ｏ_B 、第２物体Ｏ_R 、第３物体Ｏ_G の像Ｏ_B ’、Ｏ_R ’、Ｏ_G ’が結像される位置近傍に２段階目のＨ２ホログラム記録用のフォトポリマー等からなる感光材料である全色用又は青赤緑色用感光材料２１_BRG を配置し、再生照明光３_B 、３_R 、３_G と可干渉な同一光源からの平行光を重畳させた青赤緑色からなる参照光５_BRG を回折光４_B 、４_R 、４_G 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_BRG 中に２段階目の青赤緑色Ｈ２ホログラム２１_BRG （Ｈ２_BRG ）を露光する。露光後の感光材料２１_BRG を後処理してＨ２ホログラムＨ２_BRG を作製する。

このようにして作製されたＨ２ホログラムＨ２_BRG は図４のＨ２ホログラムとしてのカラー切り替えホログラム３０として用いられ、図４で説明したのと同様にして、観察眼Ｅが図４の角度範囲α₁ にある場合には、第１物体Ｏ_B （立方体）の青色成分像Ｏ_B ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₂ にある場合には、第２物体Ｏ_R （三角錐）の赤色成分像Ｏ_R ”がＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₃ にある場合には、第３物体Ｏ_G （円筒体）の緑色成分像Ｏ_G ”がＨ２ホログラム３０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と色が像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”と切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ_B ”、Ｏ_R ”，Ｏ_G ”は３次元（３Ｄ）のものであり、見る方向により異なる色の異なる立体像画面が順に切り替わる。

以上は、Ｈ１ホログラム記録時の図の上下方向の分割領域を３個としたが、２個あるいはそれより多いｎ個の領域に分割してもよい。次の実施例は、ｎ個の異なる色（波長）を用いて同様にｎ個の色に切り替わるホログラムを作製する際に、それぞれに記録する物体Ｏ₁ 〜Ｏ_n として、共通の基準物体面Ｂから少しずつ突出する四角柱を用いる。このようにして記録されたＨ２ホログラム３０の再生について、図９を参照にして説明する。このＨ２ホログラム３０に記録のときの参照光と反対に進む白色の再生照明光６を、Ｈ２ホロ
グラム３０に対して記録のときの参照光とは反対側から入射させると、回折光７により第１〜第ｎ物体Ｏ₁ 〜Ｏ_n の像Ｏ₁ ”〜Ｏ_n ”と基準物体面Ｂの像Ｂ”が空間的に重なって再生されると共に、Ｈ２ホログラム３０記録のときの元のＨ１ホログラムの位置にＨ１ホログラム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ｎ物体Ｏ₁ 〜Ｏ₃ の像Ｏ₁ ”〜Ｏ_n ”の中、第１物体Ｏ₁ の像Ｏ₁ ”は窓２５中の第１の分割領域に対応する範囲２５₁ に向かうλ₁ の波長（色）の回折光成分７₁ によって再生され、第２物体Ｏ₂ の像Ｏ₂ ”は窓２５中の第２の分割領域に対応する範囲２５₂ に向かうλ₂ の波長（色）の回折光成分７₂ によって再生され、同様に図の上から順に、第ｎ−１物体Ｏ_n-1 の像Ｏ_n-1 ”は窓２５中の第ｎ−１の分割領域に対応する範囲２５_n-1 に向かうλ_n-1 の波長（色）の回折光成分７_n-1 によって再生され、第ｎ物体Ｏ_n の像Ｏ_n ”は窓２５中の第ｎの分割領域に対応する範囲２５_n に向かう回折光成分７_n によってλ_n の波長（色）の再生される。ここで、λ₁ 〜λ_n は全て相互に異なる波長（色）であっても、あるいは近接しない範囲に向かうものは相互に幾つか同じあってもよい。

したがって、観察眼Ｅが図９の角度範囲α₁ （窓２５中の範囲２５₁ がＨ２ホログラム３０の参照光が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、基準物体面Ｂの像Ｂ”から多少突出する第１物体Ｏ₁ の像Ｏ₁ ”がλ₁ の波長の色でＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α₂ （窓２５中の範囲２５₂ がＨ２ホログラム３０の参照光が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、基準物体面Ｂの像Ｂ”からそれより多少多く突出する第２物体Ｏ₂ の像Ｏ₂ ”がλ₂ の波長の色でＨ２ホログラム３０近傍に見え、同様に図の上から順に、角度範囲α_n-1 （窓２５中の範囲２５_n-1 がＨ２ホログラム３０の参照光が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、基準物体面Ｂの像Ｂ”から相当多く突出する第ｎ−１物体Ｏ_n-1 の像Ｏ_n-1 ”がλ_n-1 の波長の色でＨ２ホログラム３０近傍に見え、角度範囲α_n （窓２５中の範囲２５_n がＨ２ホログラム３０の参照光が入射する位置を見込む角度範囲）にある場合には、基準物体面Ｂの像Ｂ”から最大限突出する第ｎ物体Ｏ_n の像Ｏ_n ”がλ_n の波長の色でＨ２ホログラム３０近傍に見えることになり、上から下へ順に観察者の目Ｅが見る位置が変化することにより、観察される画面が共通の基準物体面Ｂの像Ｂ”から色の変化を伴いながら順に突出して来る像Ｏ₁ ”〜Ｏ_n ”として切り替わる。しかも、各物体の像Ｏ₁ ”〜Ｏ_n ”は３次元（３Ｄ）の連続する動きのあるものであり、見る位置により立体画面が連続するように順に切り替わる。なお、図９において、角度範囲α₁ 〜α_n 中に図示されている像はそれぞれの位置で見える立体像を区別するために図示したものであり、基準物体面Ｂに対応する面から四角柱が連続的に観察者の目Ｅに向かって突き出てくるように見える。

この場合、図１０に示すように、Ｈ２ホログラム３０に対して観察者の目Ｅを相対的に移動させることで連続的に画面が切り替わって見える３次元立体像Ｏ”は、共通の基準面の像Ｂ”に対して色の変化を伴いながら連続して動くように見えるので、記録された立体像Ｏ”の動く方向を観察者が認識しやすく、立体感を感じやすい。

以上、本発明のカラー切り替え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。

本発明のカラー切り替えホログラムと従来のレリーフホログラムのカラー切り替えの様子を示す図である。 ２ステップ法によりカラー切り替え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。 ２段階目のＨ２ホログラムの撮影配置を示す図である。 作製されたカラー切り替えホログラムの作用を説明するための図である。 ホログラム記録用感光材料として青緑色用感光材料と赤色用感光材料の２種を用いる場合の図２に対応する図である。 ホログラム記録用感光材料として青緑色用感光材料と赤色用感光材料の２種を用いる場合の図３に対応する図である。 ホログラム記録用感光材料として青赤緑色用感光材料の１種を用いる場合の図２に対応する図である。 ホログラム記録用感光材料として青赤緑色用感光材料の１種を用いる場合の図３に対応する図である。 本発明に基づいて動きのあるカラー切り替えホログラムを説明するための図である。 図９の場合にＨ２ホログラムに対して観察者の目を相対的に移動させることで連続して再生像が動くように見える様子を示す図である。

符号の説明

Ｅ…観察者
Ｏ…記録物体
Ｏ_B …青色で記録する第１物体
Ｏ_R …赤色で記録する第２物体
Ｏ_G …緑色で記録する第３物体
Ｏ₁ 〜Ｏ_n …記録する第１〜第ｎ物体
Ｏ_B ’…第１物体の像
Ｏ_R ’…第２物体の像
Ｏ_G ’…第３物体の像
Ｏ”…記録物体の再生像
Ｏ_B ”…青色の再生像（第１物体の像の像）
Ｏ_R ”…赤色の再生像（第２物体の像の像）
Ｏ_G ”…緑色の再生像（第３物体の像の像）
Ｏ₁ ”〜Ｏ_n ”…第１〜第ｎ物体の像
Ｂ…基準物体面
Ｂ”…基準物体面の像
１_B …第１物体からの物体光
１_R …第２物体からの物体光
１_G …第３物体からの物体光
２_B …第１物体からの物体光に対する参照光
２_R …第２物体からの物体光に対する参照光
２_G …第３物体からの物体光に対する参照光
３_B …青色波長の再生照明光
３_R …赤色波長の再生照明光
３_G …青色波長の再生照明光
４_B …Ｈ１_B ホログラムからの回折光
４_R …Ｈ１_R ホログラムからの回折光
４_G …Ｈ１_G ホログラムからの回折光
５_B …Ｈ１_B ホログラムからの回折光に対する参照光
５_R …Ｈ１_R ホログラムからの回折光に対する参照光
５_G …Ｈ１_G ホログラムからの回折光に対する参照光
５_BG…Ｈ１_BGホログラムからの回折光に対する参照光
５_BRG …Ｈ１_BRG ホログラムからの回折光に対する参照光
６…白色再生照明光
７…Ｈ２ホログラムからの回折光
７_B …青色の回折光成分
７_R …赤色の回折光成分
７_G …緑色の回折光成分
７₁ 〜７_n …Ｈ２ホログラムからのλ₁ 〜λ_n の波長の回折光
１１_B …青色用感光材料（Ｈ１_B ホログラム）
１１_R …赤色用感光材料（Ｈ１_R ホログラム）
１１_G …緑色用感光材料（Ｈ１_G ホログラム）
１１_BG…青緑色用感光材料（Ｈ１_BGホログラム）
１１_BRG …青赤緑色用感光材料（Ｈ１_BRG ホログラム）
１１_B1…第１の分割領域
１１_R2…第２の分割領域
１１_G3…第３の分割領域
１２…マスク
２１_B …２段階目の青色用感光材料（Ｈ２_B ホログラム）
２１_R …２段階目の赤色用感光材料（Ｈ２_R ホログラム）
２１_G …２段階目の緑色用感光材料（Ｈ２_G ホログラム）
２１_BG…２段階目の青緑色用感光材料（Ｈ２_BGホログラム）
２１_BRG …２段階目の青赤緑色用感光材料（Ｈ２_BRG ホログラム）
２５…記録面と同じ大きさの窓
２５_B1…窓中の第１の分割領域に対応する範囲
２５_R2…窓中の第２の分割領域に対応する範囲
２５_G2…窓中の第３の分割領域に対応する範囲
２５₁ 〜２５_n …窓中の第１〜第ｎの分割領域に対応する範囲
３０…カラー切り替えホログラム（Ｈ２ホログラム）
４０…レリーフホログラム

Claims (4)

1. ２以上の異なる波長で記録された体積型ホログラムからなり、観察領域により観察される再生像の波長が異なる体積型ホログラムであって、白色再生照明光を照射し、再生照明光とホログラム面の法線を含む面内で連続的に再生照明光に近い位置から遠い位置あるいは遠い位置から近い位置へ観察位置を移動させた場合に、再生照明光に近い位置から遠い位置にかけて波長が順に長くなる順か、あるいは、波長の違いが混在する順であって飛び飛びに色が変化するように再生され、前記観察領域で単色で観察できることを特徴とするカラー切り替えホログラム。
2. ２以上の異なる波長で記録された体積型ホログラムからなり、観察領域により観察される再生像の波長が異なる体積型ホログラムであって、白色再生照明光を照射し、再生照明光とホログラム面の法線を含む面内で連続的に再生照明光に近い位置から遠い位置あるいは遠い位置から近い位置へ観察位置を移動させた場合に、回折格子による波長分散の順とは異なる順の波長で飛び飛びに色が変化するように再生され、前記観察領域で単色で観察できることを特徴とするカラー切り替えホログラム。
3. 観察位置を移動させた場合に、色の変化に伴って異なる再生像が再生されることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー切り替えホログラム。
4. 観察位置を移動させた場合に、異なる再生像が、空間的に重なって再生される基準物体面の像に対する動きが観察可能なように再生されることを特徴とする請求項３記載のカラー切り替えホログラム。

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