JP5505607B2 - Hologram and security medium using the hologram - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラムに関し、特に、ホログラム情報以外の再生可能な情報が記録されるホログラム及びそのホログラムを用いたセキュリティー媒体に関するものである。 The present invention relates to a hologram, in particular, to a security medium using the hologram and the hologram reproducible information other than the holographic information is recorded.
偽造防止のためホログラムを金券やクレジットカード等に貼り付け又は一体に形成するものがある。 Some of them have a hologram attached to a cash voucher, a credit card or the like to prevent counterfeiting or are integrally formed.
従来のホログラムは、レーザー光を２つに分岐し、片方のレーザー光を立体像の基となる被写体（物体）に照射しその散乱および反射光がホログラム記録材料に到達するようにし、もう一方のレーザー光を被写体に照射せずに直接ホログラム記録材料に到達するようにすることで、２つの経路をたどったレーザー光をホログラム記録材料上で干渉させ、その結果生じた干渉縞をホログラム記録材料に記録することで作成していた。この方法では、被写体の実物を用意する必要があるため、実物を用意することができない被写体（例えば、空中に浮いた文字列など）のホログラムを作ることができなかった。 The conventional hologram splits the laser light into two, irradiates the subject (object) that is the basis of the three-dimensional image so that the scattered and reflected light reaches the hologram recording material, and the other By irradiating the subject directly with the laser beam without irradiating the subject with the laser beam, the laser beam that has followed two paths is caused to interfere on the hologram recording material, and the resulting interference fringes are formed on the hologram recording material. It was created by recording. In this method, since it is necessary to prepare the actual object, it is impossible to create a hologram of an object for which the actual object cannot be prepared (for example, a character string floating in the air).
これに対し、最近では、被写体を３次元ＣＧ（Computer Graphics）の形状及び材質データとして用意し、３次元ＣＧデータを基に、従来のホログラムの作成方法でホログラム記録材料に記録した干渉縞と同様の干渉縞パターンを計算機シミュレーションで生成し、生成した干渉縞パターンを微細加工することで作成する計算機合成ホログラム（CGH：Computer Generated Hologram）が実用化されている。ＣＧＨを用いると実物を用意できない被写体のホログラムを作成することができるため、偽造防止効果の高いホログラムとして注目されている（特許文献１参照）。 In contrast, recently, a subject is prepared as 3D CG (Computer Graphics) shape and material data, and based on the 3D CG data, similar to the interference fringes recorded on the hologram recording material by the conventional hologram creation method. A computer generated hologram (CGH: Computer Generated Hologram) that is created by generating a fringe fringe pattern by computer simulation and finely processing the generated fringe pattern has been put into practical use. Since a hologram of a subject for which a real object cannot be prepared can be created using CGH, it has been attracting attention as a hologram having a high anti-counterfeit effect (see Patent Document 1).
また、ホログラム素子に対して参照光を照射することによる光学応答以外に、ホログラム素子に対して近接場光を滲出させることによる光学応答を有することで、製品に新たな付加価値を与える技術が開示されている（特許文献２参照）。 In addition to the optical response caused by irradiating the hologram element with reference light, a technique for providing new added value to the product by having an optical response caused by leaching near-field light to the hologram element is disclosed. (See Patent Document 2).
特許文献２に記載された技術は、情報記録媒体が参照光を照射することによって光学応答する第１の層及び近接場光を滲出させることによって光学応答する第２の層を有し、第１の層に加えて、ナノオーダーで構成される第２の層を近接場光のみで識別できるセキュリティー性に優れたものである。 The technique described in Patent Document 2 includes a first layer that optically responds when the information recording medium irradiates reference light, and a second layer that optically responds by leaching near-field light. In addition to this layer, the second layer composed of nano-order is excellent in security that can be identified only by near-field light.
本発明の目的は、セキュリティー性に優れたホログラム及びそのホログラムを用いたセキュリティー媒体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hologram excellent in security and a security medium using the hologram.
さらに、本発明のホログラムは、
計算機を用いた演算によりホログラム記録面上に原画像に基づくパターンを物理的な凹凸として記録した原画像領域と、
前記ホログラム記録面上に近接場光でのみ読み取るパターンを物理的な凹凸として記録した近接場光領域と、
を有し、
前記原画像領域と前記近接場光領域とは、重畳する関係にあり、且つ、同一層からなり、
前記近接場光領域の周囲のパターンを種々異ならせることより、前記近接場光でのみ読み取るパターンから得られる情報を、異なる情報として取得させる
ことを特徴とする。
Furthermore, the hologram of the present invention is
An original image area in which a pattern based on the original image is recorded as physical irregularities on the hologram recording surface by calculation using a computer;
A near-field light region in which a pattern to be read only with near-field light is recorded as physical irregularities on the hologram recording surface;
Have
Wherein the original image area and the near-field light region, have a relationship to be superimposed, and, Ri Do the same layer,
The information obtained from the pattern read only with the near-field light is acquired as different information by making different the patterns around the near-field light region .
また、前記原画像領域及び前記近接場光領域は、前記各領域に記録された凹部と凸部との高さの差が同一であることを特徴とする。 Further, the original image area and the near-field light area have the same height difference between the concave portion and the convex portion recorded in each of the regions.
本発明によれば、セキュリティー性に優れたホログラムを効率的な方法で高精度に作成するホログラム作成方法を提供することが可能となる。また、セキュリティー性に優れ偽造防止効果が一層高いホログラムを提供することが可能となる。また、このように作成されたホログラムをセキュリティー媒体に用いることで、セキュリティー媒体のセキュリティー性がさらに向上する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the hologram production method which produces the hologram excellent in security property with an efficient method with high precision. In addition, it is possible to provide a hologram with excellent security and higher forgery prevention effect. Further, by using the hologram created in this way as a security medium, the security of the security medium is further improved.
以下、図面を参照にして本実施形態の計算機合成ホログラムを説明する。図１乃至図８は、計算機合成ホログラムを作成する原理を示す。 Hereinafter, the computer-generated hologram of this embodiment will be described with reference to the drawings. 1 to 8 show the principle of creating a computer-generated hologram.
本実施形態では、図１に示すように、原画像１０を記録面２０上に干渉縞として記録する方法を用いる。ここでは、説明の便宜上、図示のとおりＸＹＺ三次元座標系を定義し、記録面２０がＸＹ平面上に置かれているものとする。光学的な手法を採る場合、記録対象となる物体が原画像１０として用意されることになる。この原画像１０上の任意の点Ｐから発せられた物体光Ｏは、記録面２０の全面に向けて進行する。一方、記録面２０には、参照光Ｒが照射されており、物体光Ｏと参照光Ｒとの干渉縞が記録面２０上に記録されることになる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a method of recording the original image 10 on the recording surface 20 as interference fringes is used. Here, for convenience of explanation, it is assumed that an XYZ three-dimensional coordinate system is defined as shown and the recording surface 20 is placed on the XY plane. When the optical method is used, an object to be recorded is prepared as the original image 10. The object light O emitted from an arbitrary point P on the original image 10 travels toward the entire recording surface 20. On the other hand, the recording surface 20 is irradiated with the reference light R, and interference fringes between the object light O and the reference light R are recorded on the recording surface 20.
記録面２０の位置に計算機ホログラムを作成するには、原画像１０、記録面２０、参照光Ｒを、コンピュータ上にデータとしてそれぞれ定義し、記録面２０上の各位置における干渉波強度を演算すればよい。具体的には、図２に示すように、原画像１０をＮ個の点光源Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，…，Ｐi，…，ＰNの集合として取り扱い、各点光源からの物体光Ｏ1，Ｏ2，Ｏ3，…，Ｏi，…，ＯNが、それぞれ演算点Ｑ（ｘ，ｙ）へと進行するとともに、参照光Ｒが演算点Ｑ（ｘ，ｙ）に向けて照射されたものとし、これらＮ本の物体光Ｏ1〜ＯNと参照光Ｒとの干渉によって生じる干渉波の演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置における振幅強度を求める演算を行えばよい。物体光および参照光は、通常、単色光として演算が行われる。記録面２０上には、必要な解像度に応じた多数の演算点を定義するようにし、これら各演算点のそれぞれについて、振幅強度を求める演算を行えば、記録面２０上には干渉波の強度分布が得られることになる。 In order to create a computer generated hologram at the position of the recording surface 20, the original image 10, the recording surface 20, and the reference light R are defined as data on the computer, and the interference wave intensity at each position on the recording surface 20 is calculated. That's fine. Specifically, as shown in FIG. 2, the original image 10 is treated as a set of N point light sources P 1 , P 2 , P 3 ,..., P i ,. light O 1, O 2, O 3 , ..., O i, ..., O N are each calculation point Q (x, y) with progression to the reference light R toward the calculation point Q (x, y) And calculating the amplitude intensity at the position of the calculation point Q (x, y) of the interference wave generated by the interference between the N object lights O 1 to O N and the reference light R. . The object light and the reference light are usually calculated as monochromatic light. A large number of calculation points corresponding to the required resolution are defined on the recording surface 20, and the calculation of the amplitude intensity is performed for each of these calculation points. A distribution will be obtained.
具体的には、物体上に配置した点光源の座標をＰi（ｘi，ｙi，ｚi）、点光源のもつエネルギーを４πＡi 2とすると、ＸＹ平面上の演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置における物体光の合成複素振幅値Ｏ（ｘ，ｙ）は、次の式（Ａ１）によって求めることができる。
ここで、Ａiは点光源Ｐiから発せられた物体光の振幅を表す係数を示し、ｒi（ｘ，ｙ）は、式（Ａ２）に示すように、点光源Ｐiと演算点Ｑ（ｘ，ｙ）との距離を示している。
すなわち、式（１）におけるＡi／ｒi（ｘ，ｙ）の項は、距離による振幅の減衰を示すものである。 That is, the term A i / r i (x, y) in equation (1) indicates the attenuation of the amplitude due to the distance.
また、指数関数の形で記述された次の項は、この物体光の周期的な振幅変動を複素振幅の形式で示す項であり、ｊは虚数単位、ｋは波長をλとした場合にｋ＝２π／λ、φiはＰiにおける点光源の初期位相を示す。ここで、ｋｒi（ｘ，ｙ）なる項は、光路長を示しており、この光路長に初期位相φiを加えることにより、演算点Ｑ（ｘ，ｙ）における物体光の合成複素振幅値が与えられることになる。なお、初期位相φiは各物体光にそれぞれランダムに設定することが可能である。 The next term described in the form of an exponential function is a term indicating the periodic amplitude fluctuation of the object light in the form of complex amplitude, j is an imaginary unit, and k is k when the wavelength is λ. = 2π / λ, φ i indicates the initial phase of the point light source at P i . Here, the term kr i (x, y) indicates the optical path length. By adding the initial phase φ i to this optical path length, the combined complex amplitude value of the object light at the calculation point Q (x, y) is obtained. Will be given. The initial phase φ i can be set randomly for each object beam.
また、平行光からなる参照光Ｒの入射ベクトルを（Ｒx，Ｒy，Ｒz）、振幅をＡR、座標原点での位相をφRとすると、演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置における参照光Ｒの複素振幅値Ｒ（ｘ，ｙ）は、次の式（Ａ３）によって求めることができる。
したがって、式（１）で与えられた物体光合成振幅強度Ｏ（ｘ，ｙ）及び式（３）で与えられた参照光複素振幅値Ｒ（ｘ，ｙ）は、いずれも複素振幅の強度であるから、演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置における干渉縞の強度Ｉ（ｘ，ｙ）は、次の式（Ａ４）によって求めることができる。
このような強度分布を示す画像データに基づいて、実際の媒体上に物理的な濃淡パターンやエンボスパターンを形成すれば、原画像１０を干渉縞として記録したホログラムが作成できる。媒体上に高解像度の干渉縞を形成する手法としては、電子線描画装置を用いた描画が適している。電子線描画装置は、半導体集積回路のマスクパターンを描画する用途などに広く利用されており、電子線を高精度で走査する機能を有している。そこで、演算によって求めた干渉波の強度分布を示す画像データを電子線描画装置に与えて電子線を走査すれば、この強度分布に応じた干渉縞パターンを描画することができる。 If a physical gray pattern or emboss pattern is formed on an actual medium based on such image data showing the intensity distribution, a hologram in which the original image 10 is recorded as interference fringes can be created. As a technique for forming high-resolution interference fringes on a medium, drawing using an electron beam drawing apparatus is suitable. An electron beam drawing apparatus is widely used for drawing a mask pattern of a semiconductor integrated circuit, and has a function of scanning an electron beam with high accuracy. Accordingly, if image data indicating the intensity distribution of the interference wave obtained by calculation is applied to the electron beam drawing apparatus and the electron beam is scanned, an interference fringe pattern corresponding to the intensity distribution can be drawn.
ただ、一般的な電子線描画装置は、描画／非描画を制御することにより二値画像を描画する機能しか有していない。そこで、演算によって求めた強度分布を二値化して二値画像を作成し、この二値画像データを電子線描画装置に与えるようにすればよい。 However, a general electron beam drawing apparatus has only a function of drawing a binary image by controlling drawing / non-drawing. Therefore, the intensity distribution obtained by the calculation may be binarized to create a binary image, and this binary image data may be given to the electron beam drawing apparatus.
図３は、このような二値化処理を用いて干渉縞パターンを記録する一般的な方法の概念図である。上述した演算により、記録面２０上の各演算点Ｑ（ｘ，ｙ）には、所定の干渉波強度値、すなわち干渉波の振幅強度値が定義されることになる。たとえば、図３(a) に示す演算点Ｑ（ｘ，ｙ）にも、所定の振幅強度値が定義される。そこで、この振幅強度値に対して所定のしきい値（たとえば、記録面２０上に分布する全振幅強度値の平均値）を設定し、このしきい値以上の強度値をもつ演算点には画素値「１」を与え、このしきい値未満の強度値をもつ演算点には画素値「０」を与えるようにする。したがって、図３(a) に示す演算点Ｑ（ｘ，ｙ）には、「１」か「０」のいずれかの画素値が定義されることになる。 FIG. 3 is a conceptual diagram of a general method for recording an interference fringe pattern using such binarization processing. With the above-described calculation, a predetermined interference wave intensity value, that is, an amplitude intensity value of the interference wave is defined at each calculation point Q (x, y) on the recording surface 20. For example, a predetermined amplitude intensity value is also defined at the calculation point Q (x, y) shown in FIG. Therefore, a predetermined threshold value (for example, an average value of all amplitude intensity values distributed on the recording surface 20) is set for the amplitude intensity value, and an arithmetic point having an intensity value equal to or greater than the threshold value is set. A pixel value “1” is given, and a pixel value “0” is given to a calculation point having an intensity value less than this threshold value. Therefore, a pixel value of “1” or “0” is defined at the calculation point Q (x, y) shown in FIG.
そこで、図３ (b) に示すように、この演算点Ｑ（ｘ，ｙ）の位置に単位領域Ｕ（ｘ，ｙ）を定義し、この単位領域Ｕ（ｘ，ｙ）を「１」か「０」のいずれかの画素値をもった画素として取り扱うようにすれば、所定の二値画像を得ることができる。この二値画像のデータを電子線描画装置に与えて描画を行えば、物理的な二値画像として干渉縞を描画することができる。実際には、この物理的に描画された干渉縞に基づいて、たとえばエンボス版を作成し、このエンボス版を用いたエンボス加工を行うことにより、表面に干渉縞が凹凸構造として形成されたホログラムを量産することができる。 Therefore, as shown in FIG. 3B, a unit area U (x, y) is defined at the position of the calculation point Q (x, y), and this unit area U (x, y) is set to “1”. If it is handled as a pixel having any pixel value of “0”, a predetermined binary image can be obtained. If the binary image data is supplied to the electron beam drawing apparatus and drawn, interference fringes can be drawn as a physical binary image. Actually, for example, by creating an embossed plate based on the physically drawn interference fringes and performing embossing using the embossed plate, a hologram having the interference fringes formed as a concavo-convex structure on the surface is obtained. Can be mass-produced.
図４には、記録面２０上に二次元配列された単位領域Ｕ１〜Ｕ２４が示されている。この例では、いずれの単位領域も、一辺が４００ｎｍ×４００ｎｍの正方形となっているが、これは、記録面２０上に定義された演算点Ｑ１〜Ｑ２４が縦に４００ｎｍ、横に４００ｎｍピッチで配置されているためである。記録面２０上に定義される演算点は、いわば干渉波強度のサンプル点としての機能を果たすことになるので、原画像１０上に定義された点光源のピッチ、原画像１０と記録面２０との距離、参照光Ｒの方向、波長などの光学的な条件設定を考慮して、干渉縞を記録するのに最適なピッチで配置すればよい。図４に示す例では、演算点Ｑのピッチは縦に４００ｎｍ、横に４００ｎｍとしているが、縦横のピッチを変えるようにしてもよい（この場合、各単位領域は長方形となる）。また、図４に示す例では、正方形状の単位領域の中心点が各演算点上に重なるように、個々の単位領域を個々の演算点上に配置しているが、単位領域と演算点との位置関係は、必ずしもこのとおりにする必要はない。たとえば、各単位領域の左上隅点を基準点として定め、この左上隅点の基準点が演算点上に重なるように、個々の単位領域を配置してもかまわない。 FIG. 4 shows unit areas U1 to U24 that are two-dimensionally arranged on the recording surface 20. In this example, each unit area is a square having a side of 400 nm × 400 nm. This is because the calculation points Q1 to Q24 defined on the recording surface 20 are arranged at a pitch of 400 nm vertically and 400 nm horizontally. It is because it has been. Since the calculation point defined on the recording surface 20 functions as a sample point of the interference wave intensity, the point light source pitch defined on the original image 10, the original image 10 and the recording surface 20, and so on. In consideration of the optical conditions such as the distance, the direction of the reference light R, and the wavelength, they may be arranged at an optimum pitch for recording the interference fringes. In the example shown in FIG. 4, the pitch of the calculation points Q is 400 nm vertically and 400 nm horizontally, but the vertical and horizontal pitches may be changed (in this case, each unit region is a rectangle). In the example shown in FIG. 4, each unit area is arranged on each calculation point so that the center point of the square unit area overlaps each calculation point. It is not always necessary that the positional relationship is as described above. For example, the upper left corner point of each unit area may be defined as a reference point, and the individual unit areas may be arranged so that the upper left corner reference point overlaps the calculation point.
上述したように、この図４に示す各演算点Ｑ１〜Ｑ２４には、それぞれ所定の干渉波強度値が演算される。そして、従来の一般的な手法では、各強度値は、所定のしきい値に基づいて二値化され、「１」または「０」の画素値に変換される。そこで、たとえば、画素値「１」が定義された演算点Ｑを含む単位領域Ｕを白画素、画素値「０」が定義された演算点Ｑを含む単位領域Ｕを黒画素として取り扱えば、白黒の二値画像が得られることになる。この二値画像に基づいて、白画素の部分を凹部、黒画素の部分を凸部（あるいはその逆）とする物理的な凹凸構造を形成すれば、ホログラム媒体が得られることになる。 As described above, predetermined interference wave intensity values are calculated at the calculation points Q1 to Q24 shown in FIG. In the conventional general method, each intensity value is binarized based on a predetermined threshold value and converted into a pixel value of “1” or “0”. Therefore, for example, if the unit area U including the calculation point Q in which the pixel value “1” is defined is treated as a white pixel and the unit area U including the calculation point Q in which the pixel value “0” is defined as a black pixel, Thus, a binary image is obtained. If a physical concavo-convex structure is formed on the basis of the binary image, the white pixel portion is a concave portion and the black pixel portion is a convex portion (or vice versa), a hologram medium can be obtained.
しかしながら、このような一般的な計算機ホログラムの作成方法では、各単位領域に割り付けられるのは、白画素か黒画素かのいずれかに限定されることになるため、演算により求められた干渉波強度の階調値は失われてしまう。 However, in such a general method for creating a computer generated hologram, since each unit area is limited to either a white pixel or a black pixel, the interference wave intensity obtained by calculation is Is lost.
そこで、本実施形態では、単位領域を第１の画素値をもった第１の領域と第２の画素値をもった第２の領域とに分割することにより定義される二値パターンを、「単位領域に対する第１の領域の占有率」を変えることにより複数通り用意しておき、各演算点の位置に、それぞれ各演算点についての干渉波強度に対応した占有率（「単位領域に対する第１の領域の占有率」）を有する二値パターンを割り付けるようにしたのである。 Therefore, in the present embodiment, a binary pattern defined by dividing a unit area into a first area having a first pixel value and a second area having a second pixel value is expressed as “ A plurality of types are prepared by changing the occupancy ratio of the first area with respect to the unit area, and the occupancy ratios corresponding to the interference wave intensities at the respective calculation points (the “first area with respect to the unit area”) are prepared. The binary pattern having the area occupancy ratio “)” is assigned.
まず、図５に示すように、干渉波強度の値に応じて特定の階調値を画素に割り付ける。本実施形態では、図６に示すように、５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を予め用意しておく。いずれの二値パターンも、一辺が４００ｎｍの正方形からなる単位領域内のパターンであり、第１の画素値「１」をもった第１の領域（図では白い部分）と、第２の画素値「０」をもった第２の領域（図ではハッチングが施された部分）とによって構成されている。もっとも、二値パターンＤ０には第２の領域のみしか含まれておらず、二値パターンＤ４には第１の領域のみしか含まれていないが、これは便宜上、他方の領域の面積が０である特別な場合と考えることにする。ここで、「単位領域（正方形全体）に対する第１の領域（白い部分）の占有率」に着目すると、二値パターンＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４についての当該占有率は、それぞれ０％，２５％，５０％，７５％，１００％となる。 First, as shown in FIG. 5, a specific gradation value is assigned to a pixel according to the value of the interference wave intensity. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, five types of binary patterns D0 to D4 are prepared in advance. Each binary pattern is a pattern in a unit region made of a square having a side of 400 nm, a first region having a first pixel value “1” (a white portion in the figure), and a second pixel value. And a second region having “0” (the hatched portion in the figure). Of course, the binary pattern D0 includes only the second region, and the binary pattern D4 includes only the first region. For convenience, the area of the other region is 0. Consider a special case. Here, paying attention to “occupancy ratio of the first area (white portion) with respect to the unit area (entire square)”, the occupancy ratios of the binary patterns D0, D1, D2, D3, D4 are 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%.
いずれの二値パターンにおいても、図示のとおり、第１の領域（白い部分）は、単位領域（正方形全体）の縦幅に等しい縦幅を有し、所定の占有率に応じた横幅を有する矩形から構成されており、しかもこの第１の領域を構成する矩形は、単位領域の横幅に関する中心位置に配置されている。そして、単位領域内の第１の領域が配置された残りの部分が第２の領域（ハッチングが施された部分）となっている。なお、二値パターンは、図６に示したものに限らず、様々なパターン又はそれ以外のパターンでもよい。また、それぞれの二値パターンにそれぞれ異なる屈折率を対応させることで階調を表現してもよい。 In any binary pattern, as shown in the figure, the first area (white portion) has a vertical width equal to the vertical width of the unit area (whole square) and has a horizontal width corresponding to a predetermined occupation ratio. In addition, the rectangle constituting the first area is arranged at the center position with respect to the lateral width of the unit area. And the remaining part in which the 1st field in a unit field is arranged serves as the 2nd field (part given hatching). The binary pattern is not limited to that shown in FIG. 6, and may be various patterns or other patterns. Further, gradation may be expressed by making each refractive pattern correspond to a different refractive index.
さて、こうして用意された５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を、記録面上の各演算点位置に選択的に割り付けることにより、各演算点における干渉波強度を５段階の階調によって表現することが可能になる。図５に示す例では、各演算点における干渉波強度は、０〜４の５段階の強度値として与えられている。この５段階の強度値に、５種類の二値パターンＤ０〜Ｄ４を割り当てるためには、たとえば、強度値０については二値パターンＤ０、強度値１については二値パターンＤ１、強度値２については二値パターンＤ２、強度値３については二値パターンＤ３、強度値４については二値パターンＤ４といった対応関係を予め定義しておけばよい。 Now, by selectively assigning the five types of binary patterns D0 to D4 thus prepared to the respective calculation point positions on the recording surface, the interference wave intensity at each calculation point is expressed by five levels of gradation. Is possible. In the example shown in FIG. 5, the interference wave intensity at each calculation point is given as five levels of intensity values from 0 to 4. In order to assign five types of binary patterns D0 to D4 to the five levels of intensity values, for example, a binary pattern D0 for intensity value 0, a binary pattern D1 for intensity value 1, and an intensity value 2 Corresponding relationships such as the binary pattern D2 and the intensity value 3 for the binary pattern D3 and the intensity value 4 for the binary pattern D4 may be defined in advance.
図７は、上述の対応関係に基づいて、図５に示す各強度値に対応する二値パターンを割り付けて得られる二値画像からなる原画像領域１の一例を示す図である。原画像領域１は、図６における凹部２を白、凸部３を黒で示している。一般的な方法により得られる二値画像と比較すると、いずれも二値画像であることに変わりはないものの、各演算点における干渉波強度値が階調情報をもったまま表現されている。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the original image region 1 including binary images obtained by allocating binary patterns corresponding to the intensity values illustrated in FIG. 5 based on the above-described correspondence relationship. In the original image area 1, the concave portion 2 in FIG. 6 is shown in white and the convex portion 3 is shown in black. Compared to a binary image obtained by a general method, all of them are binary images, but the interference wave intensity value at each calculation point is expressed with gradation information.
図８は原画像領域１に近接場光領域１０１を埋め込んだ一例を示す図、図９は任意の近接場光領域１０１付近の拡大図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the near-field light region 101 is embedded in the original image region 1, and FIG. 9 is an enlarged view of the vicinity of an arbitrary near-field light region 101.
近接場光領域１０１は、１辺又は径の長さが原画像領域１に用いた光の波長の回折限界未満で規定された領域に、予め決定した微細な凹凸に対応するパターンを形成したものであり、近接場光でのみ読み取り検出することが可能な領域である。 The near-field light region 101 is formed by forming a pattern corresponding to fine irregularities determined in advance in a region whose length of one side or diameter is less than the diffraction limit of the wavelength of light used in the original image region 1 This is an area that can be read and detected only by near-field light.
図８に示すようにコンピュータによって作成された原画像領域１の二値画像データの一部を消去して近接場光領域データとして上書きされて埋め込まれている。なお、近接場光領域１０１は、少なくとも一つあればいくつ設けてもよい。 As shown in FIG. 8, a part of the binary image data of the original image area 1 created by the computer is deleted and overwritten and embedded as near-field light area data. Note that any number of near-field light regions 101 may be provided as long as there is at least one.
図９の拡大図に示すように、本実施形態の近接場光領域１０１は、１辺が３００ｎｍの正方形で形成され、近接場光領域１０１内には、白い部分１０２、黒い部分１０３及び余白１０４に対応するデータをそれぞれ５０ｎｍの幅で形成している。なお、図９に示された凹凸に対応するパターンは、一例にすぎない。 As shown in the enlarged view of FIG. 9, the near-field light region 101 of this embodiment is formed as a square having a side of 300 nm, and in the near-field light region 101, a white portion 102, a black portion 103, and a margin 104 are formed. The data corresponding to each is formed with a width of 50 nm. Note that the pattern corresponding to the irregularities shown in FIG. 9 is merely an example.
この図８に示すような原画像領域１の二値画像が得られたら、この原画像領域１の二値画像に基づいて、媒体上に物理的な干渉縞を形成すれば、品質の高い階調画像を再現することが可能な計算機ホログラム媒体が得られる。具体的には、図８及び図９における黒い部分３，１０３を凸部、白い部分２，１０２及び余白１０４を凹部（またはその逆）とするエンボス構造を媒体上に形成すればよい。 When a binary image of the original image area 1 as shown in FIG. 8 is obtained, a high-quality floor can be obtained by forming physical interference fringes on the medium based on the binary image of the original image area 1. A computer generated hologram medium capable of reproducing a toned image is obtained. Specifically, an embossed structure in which the black portions 3 and 103 in FIGS. 8 and 9 are convex portions and the white portions 2 and 102 and the margins 104 are concave portions (or vice versa) may be formed on the medium.
実際には、このような原画像領域１の二値画像の形成は、電子線描画装置を用いた電子ビーム走査によって行うのが好ましい。現在、一般的に利用されている電子線描画装置における電子ビームのスポット径は５０ｎｍ程度、その走査精度は１０ｎｍ程度であり、図６及び図９に示すような寸法構成をもった二値パターンであれば描画可能である。もちろん、図８に示すような二値画像を得るまでの工程は、所定のプログラムを組み込んだコンピュータによって行われ、このコンピュータによって作成された二値画像データを電子線描画装置に与えることにより、実際の物理的な描画処理が行われることになる。 In practice, it is preferable to form such a binary image in the original image region 1 by electron beam scanning using an electron beam drawing apparatus. At present, an electron beam spot diameter in a generally used electron beam lithography apparatus is about 50 nm, the scanning accuracy is about 10 nm, and a binary pattern having a dimensional configuration as shown in FIGS. If there is, drawing is possible. Of course, the process up to obtaining the binary image as shown in FIG. 8 is performed by a computer in which a predetermined program is incorporated, and the binary image data created by this computer is actually given to the electron beam drawing apparatus. The physical drawing process is performed.
図１０は図９のＡ−Ａ線での断面に対応するホログラム２００の断面図、図１１は図９のＢ−Ｂ線での断面に対応するホログラム２００の断面図である。 10 is a cross-sectional view of the hologram 200 corresponding to the cross section taken along the line AA of FIG. 9, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the hologram 200 corresponding to the cross section taken along the line BB of FIG.
本実施形態のホログラム２００は、図１０及び図１１に示すように、図８及び図９に示すような原画像領域１の二値画像に基づいて媒体上にエンボス構造を形成することによって作製する。 As shown in FIGS. 10 and 11, the hologram 200 of the present embodiment is produced by forming an emboss structure on the medium based on the binary image in the original image area 1 as shown in FIGS. .
また、本実施形態のホログラム２００は、原画像領域１の二値画像の白い部分２を凹部２’、黒い部分３を凸部３’として形成し、近接場光領域１０１内の白い部分１０２を凹部１０２’、黒い部分１０３を凸部１０３’及び余白１０４を凹部１０４’として形成する。また、本実施形態では、凹部２’，１０２’，１０４’と凸部３’，１０３’との高さの差は、計算機ホログラムに対応する部分も近接場光領域１０１内も５０ｎｍで同一ある。 In the hologram 200 of the present embodiment, the white portion 2 of the binary image of the original image region 1 is formed as a concave portion 2 ′, the black portion 3 is formed as a convex portion 3 ′, and the white portion 102 in the near-field light region 101 is formed. The concave portion 102 ′, the black portion 103 is formed as the convex portion 103 ′, and the margin 104 is formed as the concave portion 104 ′. In the present embodiment, the height difference between the concave portions 2 ′, 102 ′, 104 ′ and the convex portions 3 ′, 103 ′ is the same at 50 nm in the portion corresponding to the computer generated hologram and in the near-field light region 101. .
このように、本実施形態のホログラム２００は、計算機ホログラムに対応する部分と近接場光領域１０１が同一層で形成されるので、描画を一度に行うことができ、効率よく、高精度に行うことができる。また、凹部２’，１０２’，１０４’と凸部３’，１０３’との高さの差は、計算機ホログラムに対応する部分も近接場光領域１０１内も同一なので、さらに効率よく、高精度に行うことができる。 As described above, the hologram 200 of the present embodiment has the portion corresponding to the computer generated hologram and the near-field light region 101 formed in the same layer, so that drawing can be performed at once, and efficiently and accurately. Can do. Further, the difference in height between the concave portions 2 ′, 102 ′, 104 ′ and the convex portions 3 ′, 103 ′ is the same in both the portion corresponding to the computer generated hologram and the near-field light region 101. Can be done.
図１２は、金属蒸着を施したホログラム２００の図１０に対応する部分を示す図である。ホログラム２００は金属蒸着を施すと、近接場光領域１０１’のパターンの読み取り精度を向上させることができる。特に、金を用いると読み取り時の精度が向上する。 FIG. 12 is a diagram illustrating a portion corresponding to FIG. 10 of the hologram 200 subjected to metal deposition. When the metal vapor deposition is applied to the hologram 200, the reading accuracy of the pattern of the near-field light region 101 'can be improved. In particular, when gold is used, reading accuracy is improved.
図１３は本実施形態のホログラム２００の画像を示す図、図１４は図１３のα部分を拡大した図、図１５は図１４のβ部分を拡大した図である。 FIG. 13 is a diagram showing an image of the hologram 200 of the present embodiment, FIG. 14 is an enlarged view of the α portion of FIG. 13, and FIG. 15 is an enlarged view of the β portion of FIG.
図１３に示すように、肉眼では、ホログラム２００の画像内に近接場光領域１０１’を確認することができない。図１４に示すように拡大すると、ホログラム２００のパターン内に近接場光領域１０１’が存在することがわかる。さらに図１５のように拡大すると、近接場光領域１０１’内にパターンが形成されていることがわかる。 As shown in FIG. 13, the near-field light region 101 ′ cannot be confirmed in the image of the hologram 200 with the naked eye. When enlarged as shown in FIG. 14, it can be seen that the near-field light region 101 ′ exists in the pattern of the hologram 200. Further, as shown in FIG. 15, it can be seen that a pattern is formed in the near-field light region 101 '.
完成したホログラム２００は、原画像領域１’に関しては、画像を肉眼で見ることが可能であり、近接場光領域１０１’内のパターンは、近接場光を検知可能な読み取り装置により読み取る。例えば、近接場光プローブから近接場光領域１０１’に近接場光を滲出させ、滲出させた近接場光の戻り光を検出する。そして、近接場光領域１０１’内のパターンの形状、位置、配列又は近接場光プローブの径の大きさやパターンとの距離等を種々異ならせることにより、異なる情報として取得することができる。また、近接場光は、近接場光領域１０１’の周囲のパターンにも影響されるので、周囲のパターンを種々異ならせることにより、異なる情報として取得することもできる。 In the completed hologram 200, with respect to the original image area 1 ', the image can be seen with the naked eye, and the pattern in the near-field light area 101' is read by a reading device capable of detecting near-field light. For example, near-field light is oozed from the near-field light probe to the near-field light region 101 ′, and return light of the leached near-field light is detected. Then, different information can be obtained by varying the shape, position, arrangement of the pattern in the near-field light region 101 ′, the diameter of the near-field light probe, the distance from the pattern, and the like. Further, since the near-field light is also affected by the surrounding pattern of the near-field light region 101 ′, it can be acquired as different information by making the surrounding pattern different.
本実施形態のホログラム２００の作成方法は、計算機を用いた演算によりホログラム記録面上に原画像１０に基づくパターンを記録し、パターンをもとにホログラム２００を作成するホログラム作成方法において、原画像１０に基づくパターンをホログラム記録面２０上の原画像領域１に記録する段階と、ホログラム記録面２０上に近接場光領域１０１を定義する段階と、近接場光領域１０１内のパターンを決定する段階と、ホログラム記録面２０上の原画像領域１のうち、近接場光領域１０１に対応する部分を消去して近接場光領域１０１を上書きし、ホログラム記録面２０上に原画像領域１及び近接場光領域１０１のデータを得る段階と、データに基づき描画する段階と、を有する。 The hologram 200 creation method of the present embodiment is a hologram creation method in which a pattern based on the original image 10 is recorded on the hologram recording surface by computation using a computer, and the hologram 200 is created based on the pattern. Recording the pattern based on the original image area 1 on the hologram recording surface 20, defining the near-field light area 101 on the hologram recording surface 20, determining the pattern in the near-field light area 101, hologram Of the original image area 1 on the recording surface 20, the portion corresponding to the near-field light area 101 is erased to overwrite the near-field light area 101, and the data of the original image area 1 and the near-field light area 101 on the hologram recording surface 20. And drawing based on the data.
さらに、本発明のホログラムは、計算機を用いた演算によりホログラム記録面２０上に原画像１０に基づくパターンを物理的な凹凸として記録した原画像領域１と、ホログラム記録面２０上に近接場光でのみ読み取るパターンを物理的な凹凸として記録した近接場光領域１０１と、を有し、原画像領域１と近接場光領域１０１とは、同一層からなる。 Furthermore, the hologram according to the present invention includes an original image area 1 in which a pattern based on the original image 10 is recorded on the hologram recording surface 20 as physical irregularities on the hologram recording surface 20 by calculation using a computer, and near-field light on the hologram recording surface 20. A near-field light region 101 in which a pattern to be read only is recorded as physical unevenness, and the original image region 1 and the near-field light region 101 are made of the same layer.
また、原画像領域１及び近接場光領域１０１は、各領域に記録された凹部と凸部との高さの差が同一である。 The original image region 1 and the near-field light region 101 have the same height difference between the concave portion and the convex portion recorded in each region.
さらに、本発明のセキュリティー媒体は、前記ホログラムを用いたことを特徴とする。 Furthermore, the security medium of the present invention uses the hologram.
本発明によれば、セキュリティー性に優れたホログラムを効率的な方法で高精度に作成するホログラム作成方法を提供することが可能となる。また、セキュリティー性に優れ偽造防止効果が一層高いホログラムを提供することが可能となる。また、このように作成されたホログラムをセキュリティー媒体に用いることで、セキュリティー媒体のセキュリティー性がさらに向上する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the hologram production method which produces the hologram excellent in security property with an efficient method with high precision. In addition, it is possible to provide a hologram with excellent security and higher forgery prevention effect. Further, by using the hologram created in this way as a security medium, the security of the security medium is further improved.
なお、本実施形態では、３次元計算機ホログラムに近接場光領域を重畳するものとしたが、例えば、疑似ホログラム（本出願人により出願された特願２００８−３１５２２５号参照）やフーリエ変換ホログラム等の表面に凹凸を施すホログラム全般に適用することが可能である。 In this embodiment, the near-field light region is superimposed on the three-dimensional computer generated hologram. For example, a pseudo hologram (see Japanese Patent Application No. 2008-315225 filed by the present applicant), a Fourier transform hologram, or the like. The present invention can be applied to all holograms having irregularities on the surface.
以上、本発明のホログラムを実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。 As described above, the hologram of the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
１０…原画像
２０…記録面
１，１’…原画像領域
２’…凹部
３’…凸部
１０１，１０１’…近接場光領域
１０２’…凹部
１０３’…凸部
１０４’…余白部
２００…ホログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Original image 20 ... Recording surface 1, 1 '... Original image area | region 2' ... Concave part 3 '... Convex part 101, 101' ... Near field light area | region 102 '... Concave part 103' ... Convex part 104 '... Margin part 200 ... hologram
Claims (3)
前記ホログラム記録面上に近接場光でのみ読み取るパターンを物理的な凹凸として記録した近接場光領域と、
を有し、
前記原画像領域と前記近接場光領域とは、重畳する関係にあり、且つ、同一層からなり、
前記近接場光領域の周囲のパターンを種々異ならせることより、前記近接場光でのみ読み取るパターンから得られる情報を、異なる情報として取得させる
ことを特徴とするホログラム。 An original image area in which a pattern based on the original image is recorded as physical irregularities on the hologram recording surface by calculation using a computer;
A near-field light region in which a pattern to be read only with near-field light is recorded as physical irregularities on the hologram recording surface;
Have
Wherein the original image area and the near-field light region, have a relationship to be superimposed, and, Ri Do the same layer,
A hologram characterized in that information obtained from a pattern read only with the near-field light is acquired as different information by making different patterns around the near-field light region .
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラム。 The hologram according to claim 1 , wherein the original image area and the near-field light area have the same height difference between a concave portion and a convex portion recorded in each of the regions.
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