JP2008077042A - Method of preparing diffraction grating recording medium in which stereoscopic pattern is expressed - Google Patents

Method of preparing diffraction grating recording medium in which stereoscopic pattern is expressed Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of preparing a diffraction grating recording medium in which a stereoscopic pattern is expressed. <P>SOLUTION: A recording surface Sxy is set on a XY plane in an XYZ three-dimensional coordinate system, a projection surface Syz is set on a YZ plane, a reference axis R is set on a Z axis and a three-dimensional structure M as an original image of the stereoscopic pattern is set. An array of a large number of pixels is defined on the recording surface Sxy and a reference point P(x, y, 0) is defined at the center of each pixel. A sample point Q(x, y, z) on the surface of the three-dimensional structure M right above the reference point P(x, y, 0) is determined. A normal vector N is determined at the position of the sample point Q, an intersection angle ξ between a projection vector N<SP>*</SP>obtained by projecting the normal vector N onto the projection surface Syz and the reference axis R is determined and an azimuth θ is defined as θ=ξ/2. Pixel patterns having a diffraction grating formed by arranging grating lines directed in the direction which forms the azimuth θ with respect to the X axis are assigned to the pixels positioned at the reference points P. The diffraction grating corresponding to a large number of pixel patterns assigned onto the recording surface Sxy is formed on a physical recording medium. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法に関し、特に、回折格子が形成された微細な画素パターンの集合体により立体感のあるモチーフを表現する技術に関する。   The present invention relates to a method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed, and more particularly to a technique for expressing a three-dimensional motif by an aggregate of fine pixel patterns on which diffraction gratings are formed.

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。   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.

このようなホログラムシールを作成する本来の方法は、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法である。すなわち、記録対象となる原画像（二次元画像や三次元物体）を用意し、２つに分岐させたレーザ光の一方をこの原画像に照射し、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。   The original method for producing such a hologram seal is an optical hologram photographing method in which interference fringes are formed using laser light. That is, an original image (two-dimensional image or three-dimensional object) to be recorded is prepared, and one of the two branched laser beams is applied to the original image, and the reflected laser beam and the other laser beam branched. And the 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.

これに対して、ホログラムシールを作成する簡便な方法として、物理的媒体上に回折格子パターンを形成する方法がある。この方法では、画像は、干渉縞パターンではなく、回折格子パターンとして記録されるため、この方法で記録された媒体は本来の「ホログラム」にはなっていないが、一般には、広義に「ホログラムシール」と呼ばれることが多い。本願では、このような媒体に対しては、「ホログラム」という言葉を用いず、「回折格子記録媒体」という言葉を用いることにする。   On the other hand, as a simple method for creating a hologram seal, there is a method of forming a diffraction grating pattern on a physical medium. In this method, an image is recorded not as an interference fringe pattern, but as a diffraction grating pattern. Therefore, the medium recorded by this method is not an original “hologram”. Is often called. In the present application, the term “diffraction grating recording medium” is used for such a medium without using the term “hologram”.

最近は、電子線描画によって回折格子パターンを形成する技術が確立されてきたため、上述した回折格子記録媒体によって、印刷を上回る解像度をもったパターン形成が可能である。また、回折格子記録媒体は、本来のホログラム作成方法（光学的な撮影方法）によって形成した画像に比べて、より明るく、微細表現に富んだ鮮明な画像が得られるというメリットがある。たとえば、下記の特許文献１には、個々の画素の内部に回折格子を形成することにより、所望のモチーフを表現した回折格子記録媒体を作成する方法が開示されている。また、特許文献２には、階調をもった二次元カラー画像を表現した回折格子記録媒体を作成する方法が開示されている。
特開平６−３３７６２２号公報 特開平８−０２１９０９号公報 Recently, since a technique for forming a diffraction grating pattern by electron beam drawing has been established, it is possible to form a pattern having a resolution higher than printing by the above-described diffraction grating recording medium. In addition, the diffraction grating recording medium has an advantage that a brighter image and a clear image rich in fine expression can be obtained as compared with an image formed by an original hologram creating method (optical photographing method). For example, Patent Document 1 below discloses a method for creating a diffraction grating recording medium expressing a desired motif by forming a diffraction grating inside each pixel. Patent Document 2 discloses a method of creating a diffraction grating recording medium that expresses a two-dimensional color image having gradation.
JP-A-6-337622 JP-A-8-021909

上述した特許文献１，２に開示された手法によって回折格子記録媒体を作成すると、任意のモチーフが表現された媒体を作成することが可能になり、しかも本来のホログラムの手法によって作成した媒体に比べて、より明るく、微細表現に富んだ鮮明な画像が得られるというメリットがある。しかしながら、回折格子記録媒体上に形成されるパターンは光学的な干渉縞パターンではなく、あくまでも単なる回折格子パターンであるため、原理的に三次元立体像を表現することはできない。すなわち、上述した特許文献１，２に開示された手法は、あくまでも二次元平面上の原画像を回折格子記録媒体上に表現することしかできない。   When a diffraction grating recording medium is created by the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, it is possible to create a medium in which an arbitrary motif is expressed, and compared to a medium created by the original hologram method. Thus, there is a merit that a brighter image and a clear image rich in fine expression can be obtained. However, since the pattern formed on the diffraction grating recording medium is not an optical interference fringe pattern but merely a diffraction grating pattern, a three-dimensional stereoscopic image cannot be expressed in principle. That is, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above can only represent the original image on the two-dimensional plane on the diffraction grating recording medium.

そこで本発明は、立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成する新規な方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a novel method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed.

(1) 本発明の第１の態様は、立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成する方法において、
所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する条件設定段階と、
記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列を定義し、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐを定義する画素定義段階と、
三次元構造体の表面上に、記録面への所定方向への投影像が各基準点Ｐとなるような標本点Ｑをそれぞれ定義する標本点定義段階と、
各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを投影面に対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と基準軸との交差角ξを求める交差角決定段階と、
各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた交差角ξに応じた方位角θを定義する方位角定義段階と、
記録面上に定義された個々の画素に、記録面上に定義された所定の参照方向Ｕに対して、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付ける画素パターン割付段階と、
各画素に割り付けられた画素パターンに応じた回折格子を、記録媒体上に形成する回折格子形成段階と、
を行うようにしたものである。 (1) A first aspect of the present invention is a method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed.
A condition setting stage for setting a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, a predetermined projection surface including the reference axis, and a three-dimensional structure serving as an original image of the three-dimensional pattern;
Defining a plurality of pixels having a predetermined area on the recording surface and defining a reference point P for each pixel;
A sample point definition stage for defining each sample point Q on the surface of the three-dimensional structure so that a projected image in a predetermined direction on the recording surface becomes each reference point P;
A normal vector N is obtained for each sample point Q, and a crossing angle determination is performed to obtain a crossing angle ξ between a projection vector N * obtained by projecting the normal vector N onto a projection plane in a predetermined direction and a reference axis. Stages,
For each reference point P, an azimuth angle defining step for defining an azimuth angle θ according to the intersection angle ξ determined for the corresponding sample point Q;
For each pixel defined on the recording surface, a grid line oriented in a direction that forms an azimuth angle θ defined for the reference point P of the pixel with respect to a predetermined reference direction U defined on the recording surface. A pixel pattern assigning step for assigning a pixel pattern having a diffraction grating arranged;
A diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on the recording medium according to a pixel pattern assigned to each pixel;
Is to do.

(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、記録面に対して直交する基準軸を設定し、この基準軸に平行な方向から見たときに隠面が生じない構造をもった三次元構造体を設定し、交差角ξが、−９０°≦ξ≦＋９０°の範囲となるように設定するようにしたものである。 (2) According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first aspect is expressed,
In the condition setting stage, a reference axis orthogonal to the recording surface is set, a three-dimensional structure having a structure in which a hidden surface does not occur when viewed from a direction parallel to the reference axis, and a crossing angle ξ Is set to be in a range of −90 ° ≦ ξ ≦ + 90 °.

(3) 本発明の第３の態様は、上述の第１または第２の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
方位角定義段階で、方位角θを、θ＝ｋ・ξ（ただし、ｋは１未満の定数）なる式に基づいて定義し、方位角θが交差角ξに対して線形関係を維持するようにしたものである。 (3) According to a third aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first or second aspect is expressed,
At the azimuth angle definition stage, the azimuth angle θ is defined based on the equation θ = k · ξ (where k is a constant less than 1) so that the azimuth angle θ maintains a linear relationship with the crossing angle ξ. It is a thing.

(4) 本発明の第４の態様は、上述の第１〜第３の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、ＸＹＺ三次元座標系のＸＹ平面に記録面を設定し、ＹＺ平面に投影面を設定し、Ｚ軸を基準軸に設定し、ＸＹＺ三次元座標系上の幾何学立体を三次元構造体として設定し、
標本点定義段階で、標本点ＱのＺ軸方向への投影像が基準点Ｐとなるように標本点Ｑを定義し、
交差角決定段階で、法線ベクトルＮのＸ軸方向への投影像が投影ベクトルＮ＊となるように投影ベクトルＮ＊を求めるようにしたものである。 (4) According to a fourth aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to third aspects is expressed,
In the condition setting stage, the recording surface is set on the XY plane of the XYZ three-dimensional coordinate system, the projection surface is set on the YZ plane, the Z axis is set as the reference axis, and the geometric solid on the XYZ three-dimensional coordinate system is cubic Set as original structure,
In the sample point definition stage, the sample point Q is defined so that the projection image of the sample point Q in the Z-axis direction becomes the reference point P,
In the intersection angle determination stage, the projection vector N * is obtained so that the projection image of the normal vector N in the X-axis direction becomes the projection vector N * .

(5) 本発明の第５の態様は、上述の第１〜第４の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
画素パターン割付段階で、離散的に定義された複数ｎ通りの方位角θを設定し、参照方向Ｕに対してｎ通りの方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子をそれぞれ有する複数ｎ通りの画素パターンを予め定義し、ｎ通りのうちの第ｉ番目の方位角θｉと第（ｉ＋１）番目の方位角θ（ｉ＋１）について、θｉ≦θ≦θ（ｉ＋１）なる条件を満たす方位角θが定義された画素に対して、「１−（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第ｉ番目の画素パターンを選択し、「（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第（ｉ＋１）番目の画素パターンを選択し、選択されたいずれか一方の画素パターンを当該画素に割り付けるようにしたものである。 (5) According to a fifth aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fourth aspects is expressed,
A diffraction grating in which a plurality of n azimuth angles θ that are discretely defined are set in the pixel pattern allocation stage, and grid lines that are oriented in directions that form n azimuth angles θ with respect to the reference direction U are arranged A plurality of n pixel patterns each having the following are defined in advance, and θi ≦ θ ≦ θ (i + 1) is satisfied for the i-th azimuth angle θi and the (i + 1) -th azimuth angle θ (i + 1) of n patterns. For a pixel in which an azimuth angle θ that satisfies the condition is defined, the i-th pixel pattern is selected with a probability of “1- (θ−θi) / (θ (i + 1) −θi)”, and “(θ The (i + 1) -th pixel pattern is selected with a probability of “−θi) / (θ (i + 1) −θi)”, and one of the selected pixel patterns is assigned to the pixel.

(6) 本発明の第６の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにしたものである。 (6) A sixth aspect of the present invention is a method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fifth aspects described above is expressed.
In the condition setting stage, as a three-dimensional structure serving as an original image, a gradation stereoscopic image with gradation information added to the surface is set,
At the pixel pattern allocation stage, the gradation information of the sample point Q is expressed by the area of the lattice occupation area on the pixel pattern allocated to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. It is a thing.

(7) 本発明の第７の態様は、上述の第１〜第６の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に色情報が付与されたカラー立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ色情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子線の配置ピッチによって表現されるようにしたものである。 (7) According to a seventh aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to sixth aspects is expressed,
At the condition setting stage, as a three-dimensional structure that becomes the original image, a color stereoscopic image with color information added to the surface is set,
In the pixel pattern allocation stage, the color information of the sample point Q is represented by the arrangement pitch of the grid lines on the pixel pattern allocated to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. Is.

(8) 本発明の第８の態様は、上述の第７の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素に、原画像がもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、個々の画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた格子線配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けるようにしたものである。 (8) An eighth aspect of the present invention is a method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the seventh aspect is expressed.
At the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is in charge of only one of a plurality of color components of the original image, and the color information assigned to the sample point Q is assigned to each pixel. , A diffraction grating having a “grid line arrangement pitch according to a responsible color component” assigns a pixel pattern formed in a lattice occupation region having an “area according to the density value of the responsible color component” Is.

(9) 本発明の第９の態様は、上述の第７の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、原画像がもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、個々の副画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けるようにしたものである。 (9) According to a ninth aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the seventh aspect is expressed,
In the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of sub-pixels, and each sub-pixel is in charge of only one of a plurality of color components of the original image. With respect to the color information given to the sample point Q in the sub-pixel, the diffraction grating having the “arrangement pitch according to the color component in charge” has the lattice occupation with the “area according to the density value of the color component in charge”. The pixel pattern formed in the area is assigned.

(10) 本発明の第１０の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察した場合に、赤色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義し、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素を少なくとも３つのグループに分け、第１のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第１の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第２のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第２の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第３のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第３の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにしたものである。 (10) According to a tenth aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fifth aspects is expressed,
A first grating line pitch for generating red-order first-order diffracted light in the observation direction when white reproduction illumination light is applied to the diffraction grating recording medium from a predetermined direction and observed from the predetermined observation direction. And defining a second grating line pitch for generating the first-order diffracted light in the green region in the observation direction and a third grating line pitch for generating the first-order diffracted light in the blue region in the observation direction,
In the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels, the subpixels constituting each pixel are divided into at least three groups, and the subpixels belonging to the first group include: A pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at a first lattice line pitch is assigned, and sub-pixels belonging to the second group are A pixel pattern having a diffraction grating formed by arranging grid lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel at a second grid line pitch is allocated, and sub-pixels belonging to the third group are A pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at a third lattice line pitch is assigned.

(11) 本発明の第１１の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察するという観察条件を複数ｍ通り設定し、
複数ｍ通りの観察条件のそれぞれについて、赤色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義し、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素に、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を、定義したいずれかの格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、複数ｍ通りの観察条件のいずれの条件で観察した場合にも、赤色領域の１次回折光、緑色領域の１次回折光、青色領域の１次回折光が観察方向に生じるようにしたものである。 (11) An eleventh aspect of the present invention is a method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fifth aspects described above is expressed.
A plurality of m observation conditions are set such that the diffraction grating recording medium is irradiated with white reproduction illumination light from a predetermined direction and observed from a predetermined observation direction.
For each of a plurality of m observation conditions, a first grating line pitch that generates first-order diffracted light in the red region in the observation direction, and a second grating line pitch that generates first-order diffracted light in the green region in the observation direction; Defining a third grating line pitch that produces first-order diffracted light in the blue region in the observation direction;
At the pixel pattern assignment stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels, and lattice lines oriented in the direction forming the azimuth angle θ defined for the pixels are arranged on the subpixels constituting each pixel. When a pixel pattern having a diffraction grating arranged at one of the defined grating line pitches is assigned and observed under any of a plurality of m observation conditions, the first-order diffracted light in the red region, the green region First-order diffracted light and blue-order first-order diffracted light are generated in the observation direction.

(12) 本発明の第１２の態様は、上述の第１１の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
第ｉ番目（１≦ｉ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、に関して、その一部分について同一の格子線ピッチを重複して定義するようにしたものである。 (12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the eleventh aspect is expressed,
Three lattice line pitches defined for the i-th (1 ≦ i ≦ m) observation condition, and three lattice line pitches defined for the j-th (1 ≦ j ≦ m) observation condition; , The same lattice line pitch is defined redundantly for a part thereof.

(13) 本発明の第１３の態様は、上述の第１０〜第１２の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素を構成する各副画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにしたものである。 (13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the tenth to twelfth aspects is expressed,
In the condition setting stage, as a three-dimensional structure serving as an original image, a gradation stereoscopic image with gradation information added to the surface is set,
In the pixel pattern allocation stage, the area of the lattice occupancy area on the pixel pattern in which the gradation information of the sample point Q is allocated to each sub-pixel constituting the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q It is made to be expressed by.

(14) 本発明の第１４の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体にマッピングするための二次元画像を設定し、
画素パターン割付段階で、二次元画像がマッピングされた領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が第１の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付け、二次元画像がマッピングされていない領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が第１の範囲とは異なる第２の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにしたものである。 (14) According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fifth aspects described above is expressed,
In the condition setting stage, set a 2D image to map to the 3D structure that will be the original image,
In the pixel pattern allocation stage, for the sample point Q located in the region where the two-dimensional image is mapped, the grid line is within the first range at the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. A pixel pattern having a diffraction grating arranged at a pitch is allocated, and for a sample point Q located in a region where a two-dimensional image is not mapped, a pixel located at a reference point P that is a projection image of the sample point Q is A pixel pattern having a diffraction grating in which grating lines are arranged at a pitch in a second range different from the first range is assigned.

(15) 本発明の第１５の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法において、
条件設定段階で、原画像として、複数ｎ個の三次元構造体を設定し、
画素パターン割付段階で、格子線の配置ピッチとして、複数ｎ通りの範囲内のピッチを定義し、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、複数ｎ通りの属性のうちのいずれか１つを設定し、第ｉ番目の属性を有する副画素には、第ｉ番目の三次元構造体に基づいて定義された方位角θに応じた方向を向いた格子線を第ｉ番目の範囲内のピッチで配置した画素パターンを割り付けるようにしたものである。 (15) According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for creating a diffraction grating recording medium in which the three-dimensional pattern according to the first to fifth aspects is expressed,
At the condition setting stage, a plurality of n three-dimensional structures are set as original images,
At the pixel pattern allocation stage, a plurality of n different pitches are defined as the grid line arrangement pitch, and each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels. Is set to one of the attributes, and the sub-pixel having the i-th attribute is oriented in a direction corresponding to the azimuth angle θ defined based on the i-th three-dimensional structure. A pixel pattern in which lines are arranged at a pitch within the i-th range is assigned.

(16) 本発明の第１６の態様は、上述の第１〜第１５の態様に係る立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法における回折格子形成段階以外の各段階の処理を、専用プログラムを組み込んだコンピュータに実行させるようにしたものである。   (16) The sixteenth aspect of the present invention is dedicated to processing at each stage other than the diffraction grating formation stage in the method for producing a diffraction grating recording medium on which the three-dimensional pattern according to the first to fifteenth aspects is expressed. It is designed to be executed by a computer with a program installed.

(17) 本発明の第１７の態様は、上述の第１〜第１５の態様に係る作成方法によって、立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成するようにしたものである。   (17) In a seventeenth aspect of the present invention, a diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern is expressed is produced by the production methods according to the first to fifteenth aspects.

(18) 本発明の第１８の態様は、立体模様が表現された回折格子パターンのデータを生成する装置において、
オペレータの指示に基づいて、所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する条件設定部と、
記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列を定義し、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐを定義する画素定義部と、
三次元構造体の表面上に、記録面への所定方向への投影像が各基準点Ｐとなるような標本点Ｑをそれぞれ定義する標本点定義部と、
各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを投影面に対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と基準軸との交差角ξを求める交差角決定部と、
各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた交差角ξに応じた方位角θを定義する方位角定義部と、
記録面上に定義された個々の画素に、記録面上に定義された所定の参照方向Ｕに対して、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付ける画素パターン割付部と、
各画素に割り付けられた画素パターンに基づいて、記録面上に形成された回折格子パターンのデータを生成するデータ生成部と、
を設けるようにしたものである。 (18) According to an eighteenth aspect of the present invention, in the apparatus for generating diffraction grating pattern data in which a three-dimensional pattern is expressed,
A condition setting unit configured to set a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, a predetermined projection surface including the reference axis, and a three-dimensional structure serving as an original image of the three-dimensional pattern based on an instruction from the operator; ,
A pixel defining unit for defining an array of a large number of pixels having a predetermined area on the recording surface and defining a reference point P for each pixel;
A sample point defining unit for defining each sample point Q on the surface of the three-dimensional structure so that a projected image in a predetermined direction on the recording surface becomes each reference point P;
A normal vector N is obtained for each sample point Q, and a crossing angle determination is performed to obtain a crossing angle ξ between a projection vector N * obtained by projecting the normal vector N onto a projection plane in a predetermined direction and a reference axis. And
For each reference point P, an azimuth angle defining unit that defines an azimuth angle θ corresponding to the intersection angle ξ obtained for the corresponding sample point Q;
For each pixel defined on the recording surface, a grid line oriented in a direction that forms an azimuth angle θ defined for the reference point P of the pixel with respect to a predetermined reference direction U defined on the recording surface. A pixel pattern assigning unit for assigning a pixel pattern having a diffraction grating arranged;
A data generation unit that generates data of a diffraction grating pattern formed on the recording surface based on a pixel pattern assigned to each pixel;
Is provided.

本発明に係る方法によれば、三次元構造体を原画像として用い、この原画像を回折格子によって物理的媒体上に記録することができるため、立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成することが可能になる。   According to the method of the present invention, since a three-dimensional structure is used as an original image, and this original image can be recorded on a physical medium by a diffraction grating, a diffraction grating recording medium expressing a three-dimensional pattern is created. It becomes possible to do.

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。本発明は、前掲の特許文献１，２などに開示されている技術、すなわち、回折格子が形成された微細な画素パターンの集合体により二次元原画像上のモチーフを表現する技術を、三次元の原画像にまで拡張する新たな手法を提案するものである。そこで、ここでは便宜上、本発明の説明に入る前に、前掲の特許文献１，２などに開示されている二次元の原画像を用いる例を簡単に説明しておく。以下に述べる§１〜§５は、この公知の従来技術の説明であり、本発明の実施形態の説明は、その後の§６〜§８で行うことにする。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. The present invention is based on the technology disclosed in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, that is, a technology for expressing a motif on a two-dimensional original image by a collection of fine pixel patterns on which diffraction gratings are formed. We propose a new method that extends to the original image. Therefore, here, for the sake of convenience, before entering the description of the present invention, an example using a two-dimensional original image disclosed in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 will be briefly described. §1 to §5 described below are descriptions of this known prior art, and embodiments of the present invention will be described in the following §6 to §8.

＜＜＜ §１．モノクロ画像を表現した回折格子記録媒体 ＞＞＞
はじめに、前掲の特許文献１（特開平６−３３７６２２号公報）に開示されている基本的なモデル、すなわち、図１(a) に示すような比較的単純なモノクロ画像（英文字の「Ａ」を示す）を回折格子記録媒体上に表現する方法について説明する。なお、以下の回折格子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。 <<< §1. Diffraction grating recording medium expressing monochrome image >>>
First, the basic model disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-337622), that is, a relatively simple monochrome image (English character “A”) as shown in FIG. Will be described on the diffraction grating recording medium. Note that the following method for producing a diffraction grating recording medium is premised on the use of a computer, and each process described below is performed using a computer.

まず、図１(a) に示すモノクロ画像に対応する画像データとして、図１(b) に示すようなモノクロ画像の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、このようなモノクロ画像画素情報を用意してもかまわない。   First, pixel information of a monochrome image as shown in FIG. 1B is prepared as image data corresponding to the monochrome image 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 monochrome image pixel information may be prepared by taking in a design image drawn on a paper surface by a scanner device.

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で所定の格子占有領域Ｖ内に配置した画素パターンを定義する。ここで、格子占有領域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) に示した原画像上の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。この例では、格子占有領域Ｖとして、縦×横が３０μｍ×２５μｍの大きさの長方形を用いているが、もちろん、正方形（たとえば、２０μｍ×２０μｍ）や円などの他の形状のものを用いてもよい。   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 lattice occupation region V with a predetermined pitch p and a predetermined angle θ. Here, the lattice occupation area V is an area constituting one pixel, and is actually a very small element. In other words, it has a size corresponding to each pixel in the 7 × 7 array on the original image shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In this example, a rectangular area having a size of 30 μm × 25 μm in length × width is used as the lattice occupying region V. Of course, other shapes such as a square (for example, 20 μm × 20 μm) or a circle are used. Also good.

この格子占有領域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、所定の参照方向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軸を参照方向として格子線Ｌの配置角度θ（本願では、方位角θと呼んでいる）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画像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画像データは、「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、モノクロ画像を構成する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。   The line width d and pitch p of the lattice lines L arranged in the lattice occupation region V also have minute dimensions according to the wavelength of light. In this embodiment, the line width d = 0.6 μm, The 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 direction. In this specification, an XY coordinate system in which the X axis and the Y axis are taken in the directions shown in the figure is defined, and the arrangement angle θ of the grid line L (referred to as the azimuth angle θ in the present application) with the X axis as the reference direction. ). Such a pixel pattern is also prepared as image data on the computer. Note that the image data of this pixel pattern may be prepared as “raster image data” (in this case, each pixel constituting a monochrome image 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.

次に、図１(b) に示すようなモノクロ画像の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割り付ける処理を行う。具体的には、図１(b) に示すモノクロ画像の画素情報において、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) に示す配列を壁に例えれば、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枚ずつ貼り付け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回折格子記録媒体に記録されるパターンである。図１(a) に示すモノクロ画像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、回折格子としての視覚的な効果が得られることになる。   Next, based on each pixel value in the pixel information of the monochrome image 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 assigned to each pixel position. Process to allocate. Specifically, in the pixel information of the monochrome image shown in FIG. 1B, the pixel pattern 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, the tiles shown in FIG. 2 are pasted one by one on each area labeled “1” in the wall. Become. As a result, an image pattern as shown in FIG. 3 is obtained. This image pattern is a pattern finally recorded on the diffraction grating recording medium. Although the monochrome image shown in FIG. 1A is expressed as it is, each pixel is formed of a diffraction grating, and a visual effect as a diffraction grating can be obtained.

もっとも、図２に示すような画素パターンを「タイル」として割り付ける処理は、コンピュータ内での画像処理として行われる。この処理は、たとえば、図４に示すように、モノクロ画像全体に対応する画像の左下位置に座標原点Ｏをとった場合、割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、画像データとしての割付処理を行えばよい。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画像データが得られるので、この画像データに基づいて、図３に示すようなパターンをフィルムなどの上に物理的に出力すれば、所望の回折格子記録媒体が作成できることになる。実際には、コンピュータで作成した画像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回折格子記録媒体（いわゆる「ホログラムシール」）を大量生産することになる。   However, the process of assigning pixel patterns as shown in FIG. 2 as “tiles” is performed as image processing in a computer. For example, as shown in FIG. 4, when the coordinate origin O is taken at the lower left position of the image corresponding to the entire monochrome image, this processing obtains the offset amounts a and b based on the pixel positions to be allocated by calculating the image. An assignment process as data may be performed. As a result of such arithmetic processing, image data showing a pattern as shown in FIG. 3 is obtained. Based on this image data, a pattern as shown in FIG. 3 can be physically output on a film or the like. Thus, a desired diffraction grating recording medium can be produced. In practice, image data generated by a computer is applied to an electron beam drawing apparatus, and a pattern as shown in FIG. 3 is drawn on the original by using an electron beam. "Hologram seal") will be mass-produced.

＜＜＜ §２．画素パターンの種類 ＞＞＞
上述した§１では、図１(a) に示すようなモノクロ画像を表現した回折格子記録媒体を作成するために、図２に示すような単一の画素パターンを割り付ける例を説明した。これに対して、前掲の特許文献２（特開平８−０２１９０９号公報）などには、階調画像やカラー画像を記録する手法が開示されている。そのためには、複数種類の画素パターンを用意しておき、これらを選択的に割り付ける手法を採る必要がある。図２に示す画素パターンは、所定の方位角θにより、所定の線幅ｄをもった格子線Ｌを、所定のピッチｐで、所定の格子占有領域Ｖ内に配置したものである。ここで、方位角θ、線幅ｄ、ピッチｐ、格子占有領域Ｖ、といった各パラメータを変えると、それぞれ異なる画素パターンが得られる。 <<< §2. Types of pixel patterns >>
In §1 described above, an example in which a single pixel pattern as shown in FIG. 2 is assigned in order to create a diffraction grating recording medium expressing a monochrome image as shown in FIG. On the other hand, the above-mentioned Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-021909) discloses a technique for recording a gradation image and a color image. For this purpose, it is necessary to prepare a plurality of types of pixel patterns and to selectively assign them. In the pixel pattern shown in FIG. 2, lattice lines L having a predetermined line width d with a predetermined azimuth angle θ are arranged in a predetermined lattice occupation region V at a predetermined pitch p. Here, when parameters such as the azimuth angle θ, the line width d, the pitch p, and the lattice occupation region V are changed, different pixel patterns are obtained.

たとえば、格子線の方位角θを変えると、図５に示すような種々の画素パターンＰ１〜Ｐ５が得られる。この５種類の画素パターンＰ１〜Ｐ５では、方位角が、θ＝０°，３０°，６０°，９０°，１２０°と５通りに異なっている（実際の格子線は所定の幅をもったものであるが、図示の便宜上、以下の図では格子線を単なる線で示すことにする）。この５種類の画素パターンＰ１〜Ｐ５では、回折光が観測される方向が異なる。すなわち、回折光は、基本的には、格子線の配置方向に対して直角な方向に得られるので、仮に、このような５種類の画素パターンＰ１〜Ｐ５を同一の媒体上に形成したとすると、この媒体を肉眼で観測するときの視線の角度によって、観測される画素パターンが異なることになる。たとえば、ある角度では、画素パターンＰ１が観測され、別な角度では、画素パターンＰ２が観測されることになる。もっとも、実際には散乱光も観測されるため、特定の視線角度で特定の画素パターンが完全に観測されなくなることはない。   For example, when the azimuth angle θ of the grid line is changed, various pixel patterns P1 to P5 as shown in FIG. 5 are obtained. In these five types of pixel patterns P1 to P5, the azimuth is different in five ways: θ = 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, and 120 ° (actual grid lines have a predetermined width). However, for convenience of illustration, in the following drawings, the lattice lines are indicated by simple lines). In these five types of pixel patterns P1 to P5, the directions in which the diffracted light is observed are different. That is, the diffracted light is basically obtained in a direction perpendicular to the arrangement direction of the lattice lines. Therefore, if such five types of pixel patterns P1 to P5 are formed on the same medium. The observed pixel pattern varies depending on the angle of line of sight when the medium is observed with the naked eye. For example, the pixel pattern P1 is observed at a certain angle, and the pixel pattern P2 is observed at another angle. However, since scattered light is actually observed, a specific pixel pattern is not completely observed at a specific viewing angle.

それでは、格子線のピッチｐを変えるとどうであろう。たとえば、図６に示すように、ピッチが、ｐ＝０．８μｍ，０．９μｍ，１．０μｍ，１．１μｍ，１．２μｍと５通りに異なった５種類の画素パターンＰ６〜Ｐ１０を用意してみる。いずれも格子線の方位角はθ＝０°と共通である。これらの画素パターンがどのように観測されるかを検討するために、図７の側面図を参照してみる。ここでは、回折格子記録媒体１００上に、画素パターンＰ６〜Ｐ１０のいずれかが記録されているものとし、この回折格子記録媒体１００の垂直上方から白色光を当てながら、この白色光の照射方向に対して角度φだけ傾いた方向から観測を行うものとする。このような回折現象については、
ｐ・ｓｉｎφ ＝ ｎ・λ
なるブラッグの式が知られている。ここで、ｐは回折格子のピッチ、φは回折角、λはこの回折角φの方向に得られる回折光の波長、ｎは回折光の次数である。したがって、観測方向を固定し（φが一定）、１次の回折光（ｎ＝１）だけを考慮することにすれば、この固定された観測方向において観測される回折光の波長λは、回折格子のピッチｐに基づいて一義的に定まることになる。 What about changing the pitch p of the lattice lines? For example, as shown in FIG. 6, five types of pixel patterns P6 to P10 having different pitches of p = 0.8 μm, 0.9 μm, 1.0 μm, 1.1 μm, and 1.2 μm are prepared. Try. In both cases, the azimuth angle of the lattice line is the same as θ = 0 °. To examine how these pixel patterns are observed, refer to the side view of FIG. Here, it is assumed that any one of the pixel patterns P6 to P10 is recorded on the diffraction grating recording medium 100, and the white light is applied from above the diffraction grating recording medium 100 in the irradiation direction of the white light. It is assumed that the observation is performed from a direction inclined by an angle φ. About this diffraction phenomenon,
p · sinφ = n · λ
The Bragg equation is known. Here, p is the pitch of the diffraction grating, φ is the diffraction angle, λ is the wavelength of the diffracted light obtained in the direction of the diffraction angle φ, and n is the order of the diffracted light. Therefore, if the observation direction is fixed (φ is constant) and only the first-order diffracted light (n = 1) is considered, the wavelength λ of the diffracted light observed in the fixed observation direction is diffracted. It is uniquely determined based on the pitch p of the lattice.

ここでは、より具体的な数値で考えてみる。たとえば、図７において、φ＝３０°となるような観測方向から観測する場合を考える。すると、ｓｉｎφ＝１／２となるので、１次回折光についてのｎ＝１の場合に、上述の式は、
ｐ・（１／２） ＝ λ
となる。すなわち、この観測方向においては、回折格子ピッチｐの（１／２）の波長をもった１次回折光が観測されることになる。これを図６に示す画素パターンＰ６〜Ｐ１０に当てはめてみると、結局、画素パターンＰ６〜Ｐ１０からは、それぞれ４００ｎｍ，４５０ｎｍ，５００ｎｍ，５５０ｎｍ，６００ｎｍの回折光が観測されることになる。 続いて、格子占有領域Ｖを変えた場合を考えてみる。たとえば、図８に示すように、格子占有領域Ｖの面積が異なる５種類の画素パターンＰ１１〜Ｐ１５を用意してみる。いずれも外枠は、この画素パターンを割り付ける対象となる画素の領域を示している。画素パターンＰ１１では、格子占有領域Ｖの面積が０に設定されているため、この画素パターンを画素に割り付けても、回折格子は全く形成されないことになる。これに対して、画素パターンＰ１５では、格子占有領域Ｖの面積は外枠の画素の面積と等しく設定されているため、この画素パターンを画素に割り付ければ、画素の領域全域に回折格子が形成されることになる（§１で述べた例では、いずれもこのように画素の領域と格子占有領域Ｖとを一致させることが前提であった）。画素パターンＶ１２〜Ｖ１４は、これらの中間段階に対応するものである。 Here, let us consider more specific values. For example, consider the case of observation from an observation direction such that φ = 30 ° in FIG. Then, since sin φ = 1/2, when n = 1 for the first-order diffracted light, the above equation is
p · (1/2) = λ
It becomes. That is, in this observation direction, first-order diffracted light having a wavelength of (1/2) of the diffraction grating pitch p is observed. When this is applied to the pixel patterns P6 to P10 shown in FIG. 6, diffracted lights of 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, and 600 nm are observed from the pixel patterns P6 to P10, respectively. Next, consider a case where the lattice occupation area V is changed. For example, as shown in FIG. 8, five types of pixel patterns P11 to P15 having different areas of the lattice occupation region V are prepared. In both cases, the outer frame indicates a pixel region to which the pixel pattern is assigned. In the pixel pattern P11, since the area of the grating occupation region V is set to 0, no diffraction grating is formed even if this pixel pattern is assigned to a pixel. On the other hand, in the pixel pattern P15, the area of the grating occupation region V is set equal to the area of the pixel of the outer frame. Therefore, if this pixel pattern is assigned to a pixel, a diffraction grating is formed over the entire area of the pixel. (In all the examples described in §1, it is assumed that the pixel area and the lattice occupation area V coincide with each other in this way). The pixel patterns V12 to V14 correspond to these intermediate stages.

この５種類の画素パターンＰ１１〜Ｐ１５では、格子線の方位角θおよびピッチｐは共通であり、回折格子が形成されている領域（格子占有領域Ｖ）の面積が異なっているだけである。このような面積の相違は、輝度の相違として観測されることは容易に理解できよう。各画素パターンから得られる回折光の総量は、回折格子が形成されている領域の面積に比例するため、より広い領域に回折格子が形成されている画素パターンほど、その画素パターンから得られる回折光の量は多くなり、輝度が高くなるのである。この他、格子線の線幅ｄを変えることにより、複数種類の画素パターンを用意してもよい。   In these five types of pixel patterns P11 to P15, the azimuth angle θ and pitch p of the grating lines are common, and only the areas of the areas where the diffraction gratings are formed (grating occupation areas V) are different. It can be easily understood that such a difference in area is observed as a difference in luminance. Since the total amount of diffracted light obtained from each pixel pattern is proportional to the area of the area where the diffraction grating is formed, the diffracted light obtained from the pixel pattern is larger in the pixel pattern in which the diffraction grating is formed in a wider area. The amount of light increases and the brightness increases. In addition, a plurality of types of pixel patterns may be prepared by changing the line width d of the lattice lines.

＜＜＜ §３．カラー階調画像を表現した回折格子記録媒体 ＞＞＞
続いて、カラー階調画像を表現する手法を説明する。いま、多数の画素から構成される一般的なカラー階調画像（ラスター画像）を考える。このカラー階調画像を構成する個々の画素は、所定の色成分ごとに所定の画素値をもっている。このようなカラー階調画像を回折格子記録媒体上に表現するには、個々の画素の色成分を、回折格子の格子線の配置ピッチにより表現し、個々の画素の画素値成分を、回折格子が形成されている格子占有領域の面積により表現すればよい。 <<< §3. Diffraction grating recording medium expressing color gradation image >>>
Next, a method for expressing a color gradation image will be described. Consider a general color gradation image (raster image) composed of a large number of pixels. Each pixel constituting the color gradation image has a predetermined pixel value for each predetermined color component. In order to express such a color gradation image on the diffraction grating recording medium, the color component of each pixel is expressed by the arrangement pitch of the grating lines of the diffraction grating, and the pixel value component of each pixel is expressed by the diffraction grating. It may be expressed by the area of the lattice occupying region in which is formed.

この原理をより具体的な例で説明しよう。一般的なカラー階調画像は、三原色の色成分ごとに画素値をもった画素の集合として定義される。以下、Ｒ，Ｇ，Ｂという三原色の各色成分ごとに、８ビットの画素値（０〜２５５）をもたせた画素によって、カラー階調画像が定義されている典型的な例について考える。既に述べたように、図６において、画素パターンＰ１０は波長６００μｍ、画素パターンＰ８は波長５００ｎｍ、画素パターンＰ６は波長４００ｎｍの回折光を特定の観測方向（図７における回折角φ＝３０°の観測方向）に提示する。これらの波長は、Ｒ，Ｇ，Ｂなる三原色の各波長にほぼ一致する。したがって、このような観測方向における１次回折光の観測を意図している限りにおいては、Ｒなる色成分についてはピッチ１．２μｍの画素パターンにより表現することができ、Ｇなる色成分についてはピッチ１．０μｍの画素パターンにより表現することができ、Ｂなる色成分についてはピッチ０．８μｍの画素パターンにより表現することができる。   Let's illustrate this principle with a more specific example. A general color gradation image is defined as a set of pixels having pixel values for each of the three primary color components. Hereinafter, a typical example in which a color gradation image is defined by a pixel having an 8-bit pixel value (0 to 255) for each of the three primary color components R, G, and B will be considered. As described above, in FIG. 6, the pixel pattern P10 has a wavelength of 600 μm, the pixel pattern P8 has a wavelength of 500 nm, and the pixel pattern P6 has a wavelength of 400 nm for diffracted light in a specific observation direction (observation at a diffraction angle φ = 30 ° in FIG. Direction). These wavelengths substantially coincide with the wavelengths of the three primary colors R, G, and B. Therefore, as long as the observation of the first-order diffracted light in such an observation direction is intended, the R color component can be represented by a pixel pattern with a pitch of 1.2 μm, and the G color component has a pitch of 1. It can be expressed by a pixel pattern of .0 μm, and the color component B can be expressed by a pixel pattern having a pitch of 0.8 μm.

一方、８ビットの画素値（０〜２５５）は、図８に示すように、格子占有領域Ｖの面積が異なる複数の画素パターンによって表現することができる。すなわち、図８に示す５種類の画素パターンＰ１１〜Ｐ１５において、外枠となる画素の領域に対する格子占有領域Ｖの面積比を、それぞれ、（０／２５５），（６４／２５５），（１２８／２５５），（１９２／２５５），（２５５／２５５）と設定しておけば、これらの画素パターンは、それぞれ画素値０，６４，１２８，１９２，２５５に対応することになる。実際には、図８に示す５通りの画素パターンではなく、０〜２５５に対応した２５６通りの画素パターンを用意すればよい。もっとも、面積比の異なる何通りの画素パターンを用意すべきかは、表現すべきカラー階調画像の各色成分ごとの階調値の数に応じて適宜設定すればよい。８ビットの階調であれば、この例のように２５６通り（２８通り）を用意する必要があるが、４ビットの階調でよければ、１６通り（２４通り）を用意するだけですむ。   On the other hand, the 8-bit pixel values (0 to 255) can be expressed by a plurality of pixel patterns having different areas of the lattice occupation region V as shown in FIG. That is, in the five types of pixel patterns P11 to P15 shown in FIG. 8, the area ratio of the lattice occupation region V to the pixel region serving as the outer frame is set to (0/255), (64/255), (128 / 255), (192/255), and (255/255), these pixel patterns correspond to pixel values 0, 64, 128, 192, and 255, respectively. Actually, instead of the five pixel patterns shown in FIG. 8, 256 pixel patterns corresponding to 0 to 255 may be prepared. However, the number of pixel patterns with different area ratios to be prepared may be appropriately set according to the number of gradation values for each color component of the color gradation image to be expressed. In the case of 8-bit gradation, it is necessary to prepare 256 patterns (28 patterns) as in this example. However, if the 4-bit gradation is acceptable, it is only necessary to prepare 16 patterns (24 patterns).

結局、Ｒ，Ｇ，Ｂという三原色の各色成分ごとに、８ビットの画素値（０〜２５５）をもたせた画素によってカラー階調画像を表現するためには、３×２５６＝７６８通りの画素パターンを用意しておけばよいことになる。図９は、このようにして用意した画素パターンのイメージを示す図である（便宜上、０〜２５５の２５６通りの画素値のうちの５通りの画素値についての画素パターンを代表として示してある）。原色Ｒ用の画素パターンＲ０〜Ｒ２５５には、いずれもピッチｐ＝１．２μｍで回折格子が形成されており、原色Ｇ用の画素パターンＧ０〜Ｇ２５５には、いずれもピッチｐ＝１．０μｍで回折格子が形成されており、原色Ｂ用の画素パターンＢ０〜Ｂ２５５には、いずれもピッチｐ＝０．８μｍで回折格子が形成されている。また、各原色用の２５６通りの画素パターンは、格子占有領域の全画素領域に対する面積比がそれぞれ（０／２５５）〜（２５５／２５５）となっている。   In the end, in order to express a color gradation image with pixels having 8-bit pixel values (0 to 255) for each of the three primary color components R, G, and B, 3 × 256 = 768 pixel patterns. If you have prepared. FIG. 9 is a diagram showing an image of the pixel pattern prepared in this manner (for convenience, pixel patterns for five pixel values of 256 pixel values from 0 to 255 are shown as representatives). . Each of the primary color R pixel patterns R0 to R255 has a diffraction grating formed at a pitch p = 1.2 μm, and each of the primary color G pixel patterns G0 to G255 has a pitch p = 1.0 μm. A diffraction grating is formed, and the pixel patterns B0 to B255 for the primary color B are all formed with a pitch p = 0.8 μm. In addition, the 256 pixel patterns for each primary color have an area ratio of the lattice-occupied area to the entire pixel area of (0/255) to (255/255), respectively.

このように７６８通りの画素パターンを用意しておけば、ＲＧＢの三原色のうちの任意の色成分についての任意の画素値に対応した画素パターンを提供することができる。なお、この７６８通りの画素パターンは、いずれも方位角θは同一（この例では、θ＝０°）となっている。これは、特定の観測方向から観測した場合に、この７６８通りの画素パターンのいずれについても回折光が得られる必要があるためである。もっとも、実際には方位角θが多少異なっても、同一の観測方向から回折光が観測できるので、このように同一の観測方向から回折光が観測できるという条件の範囲内で、方位角は多少異なっていてもかまわない。   If 768 pixel patterns are prepared in this way, a pixel pattern corresponding to an arbitrary pixel value for an arbitrary color component of the three primary colors of RGB can be provided. The 768 pixel patterns have the same azimuth angle θ (in this example, θ = 0 °). This is because diffracted light needs to be obtained for any of the 768 pixel patterns when observed from a specific observation direction. However, in practice, even if the azimuth angle θ is slightly different, diffracted light can be observed from the same observation direction. Thus, within such a range that diffracted light can be observed from the same observation direction, the azimuth angle is somewhat It doesn't matter if they are different.

なお、図９に示す例では、いずれも各格子占領領域の左上隅を、各画素の左上隅に揃えて配置しているが、必ずしもこの位置に揃えて配置する必要はなく、右下隅位置を揃えたり、中央に配置したり、自由に配置を設定することができる。   In each of the examples shown in FIG. 9, the upper left corner of each grid occupation area is aligned with the upper left corner of each pixel. However, the lower right corner position is not necessarily aligned with this position. You can align them, place them in the center, or set them up freely.

三原色からなるカラー階調画像を表示する場合、画像全体に三原色の分布が均一になっていないと自然な表示を行うことができない。そこで、ここに示す例では、図１０に示すような画素領域マトリックスを定義し、このマトリックスに従って、各原色用の画素パターンを配置するようにしている。いずれも３行３列からなる画素領域マトリックスであるが、図１０(a) に示す画素領域マトリックスでは、１行目に、ＲＧＢなる三原色が順番に配置され、２行目以後は、前の行の配置を右方向にずらしている。これに対し、図１０(b) に示す画素領域マトリックスでは、２行目以降は、前の行の配置を左方向にずらしている。いずれの画素領域マトリックスを用いても、均一な三原色分布が得られる。   When displaying a color gradation image composed of three primary colors, natural display cannot be performed unless the distribution of the three primary colors is uniform throughout the image. Therefore, in the example shown here, a pixel region matrix as shown in FIG. 10 is defined, and pixel patterns for each primary color are arranged according to this matrix. Each is a pixel area matrix composed of 3 rows and 3 columns, but in the pixel area matrix shown in FIG. 10 (a), the three primary colors RGB are sequentially arranged in the first row, and the second and subsequent rows are the previous rows. Is shifted to the right. On the other hand, in the pixel region matrix shown in FIG. 10B, the arrangement of the previous row is shifted leftward from the second row. Even if any pixel region matrix is used, a uniform three primary color distribution can be obtained.

このように画素領域マトリックスを定義したら、この画素領域マトリックスを縦横に多数配列することにより多数の画素を形成する。そして、個々の画素の領域内に、この画素領域マトリックスに示されている原色用の画素パターンを配置するようにする。こうすれば、画像全体において、均一な三原色分布が得られることになる。図１１は、単一の画素領域マトリックスに対して、それぞれ画素パターンを配置した例である。各画素には、種々の画素パターンが配置されているが、図１０(a) に示す画素領域マトリックスの色配列に従った配置がなされている。   When the pixel area matrix is defined in this way, a large number of pixels are formed by arranging a large number of the pixel area matrix vertically and horizontally. Then, the primary color pixel pattern shown in the pixel area matrix is arranged in the area of each pixel. In this way, a uniform three primary color distribution can be obtained in the entire image. FIG. 11 shows an example in which pixel patterns are arranged for a single pixel area matrix. Various pixel patterns are arranged in each pixel, but are arranged according to the color arrangement of the pixel area matrix shown in FIG.

画素領域マトリックスは、図１０に示したものに限定されるものではなく、少なくとも用いる色の数（この例の場合は３）に対応した数の画素をもったマトリックスであれば、どのようなマトリックスを用意してもかまわない。ただし、各色に強弱の差ができないように、単位画素領域マトリックス内における各色の数を等しくするのが好ましく、単位画素領域マトリックス内において、各色が均一に分布しているようなマトリックスにするのが好ましい。図１０に示す例では、９つの画素内にＲＧＢのいずれの色も３個ずつ配置されており、かつ、均一に分布している。   The pixel area matrix is not limited to that shown in FIG. 10, and any matrix may be used as long as it has a number of pixels corresponding to at least the number of colors used (3 in this example). May be prepared. However, it is preferable to make the number of each color in the unit pixel area matrix equal so that there is no difference in strength between the colors, and in the unit pixel area matrix, it is preferable to make the matrix such that each color is uniformly distributed. preferable. In the example shown in FIG. 10, three of each of the RGB colors are arranged in nine pixels and are uniformly distributed.

＜＜＜ §４．カラー階調画像を表現した回折格子記録媒体の作成方法 ＞＞＞
続いて、カラー階調画像を記録した回折格子記録媒体を作成する具体的な方法についての説明を以下に行う。はじめに、カラー階調画像をラスターデータの形式で用意する。ここでは、図１２に示すように、６行６列に配列された３６個の画素からなるカラー階調画像を例にとって説明する。実際には、より大きな画素配列をもったカラー階調画像を用いるのが一般的である。このようなカラー階調画像は、グラフィックアプリケーションソフトウエアを用いてコンピュータにより発生させることもできるし、スキャナ装置などを用いて原画をデジタルデータとして入力することにより用意することもできる。 <<< §4. Method for creating diffraction grating recording medium expressing color gradation image >>>
Subsequently, a specific method for producing a diffraction grating recording medium on which a color gradation image is recorded will be described below. First, a color gradation image is prepared in the form of raster data. Here, as shown in FIG. 12, a color gradation image composed of 36 pixels arranged in 6 rows and 6 columns will be described as an example. In practice, a color gradation image having a larger pixel arrangement is generally used. Such a color gradation image can be generated by a computer using graphic application software, or can be prepared by inputting an original image as digital data using a scanner device or the like.

図１２に示すように、このカラー階調画像を構成する３６個の画素は、それぞれ、ＲＧＢの三原色についての画素値をもっている。たとえば、１行１列目の画素は、原色Ｒについての画素値Ｒ（１，１）と、原色Ｇについての画素値Ｇ（１，１）と、原色Ｂについての画素値Ｂ（１，１）と、を有し、一般に、ｉ行ｊ列目の画素は、原色Ｒについての画素値Ｒ（ｉ，ｊ）と、原色Ｇについての画素値Ｇ（ｉ，ｊ）と、原色Ｂについての画素値Ｂ（ｉ，ｊ）と、を有する。これらの画素値は、ここに示す例では、いずれも８ビットで表され、０〜２５５のいずれかの値をもっているものとする。   As shown in FIG. 12, each of the 36 pixels constituting the color gradation image has pixel values for the three primary colors of RGB. For example, the pixel in the first row and the first column includes a pixel value R (1, 1) for the primary color R, a pixel value G (1, 1) for the primary color G, and a pixel value B (1, 1) for the primary color B. In general, the pixel in the i-th row and j-th column has a pixel value R (i, j) for the primary color R, a pixel value G (i, j) for the primary color G, and a primary color B Pixel value B (i, j). In the example shown here, these pixel values are all represented by 8 bits and have a value of 0 to 255.

こうして用意した６行６列の原画像上の画素に対応して、画素パターンを割り付ける記録面上にも６行６列に配列された画素を用意する。そして、原画像上のｉ行ｊ列目の画素と、記録面上のｉ行ｊ列目の画素とを１対１に対応させ、記録面上の各画素には、対応する原画像上の画素のもつ画素値に基づいて選択された１つの画素パターンを割り付けるのである。ただし、１つの画素は、３つの色成分についてそれぞれ画素値をもっているので、各画素について、３つの色成分のうちの１成分のみを担当させるようにする。担当外の２つの色成分の画素値は、最終的に作成された回折格子記録媒体には反映されないことになる。別言すれば、３つの色成分の画素値情報のうち２つは間引きされることになる。この色成分の間引きは、カラー階調画像の全領域について、担当色として残った色成分の分布が均一になるように行う。図１２に示すカラー階調画像に対して、このような間引きを行った一例を図１３に示す。二本線で抹消された画素値が担当外として間引きされた色成分であり、残った画素値が担当色として選択された色成分である。この図１３に示す担当色の選択は、図１０(a) に示す画素領域マトリックスに基づいて、行ったものである。すなわち、図１０(a) に示す画素領域マトリックスを縦横に２つずつ配置して６行６列の配列を作り、図１２に示す画素配列に対応づけ、各画素について、画素領域マトリックス内に示された色成分を担当色として残すようにしたのである。その結果、図１３において抹消されずに残った３つの色成分の分布は均一になっている。   Corresponding to the pixels on the prepared 6 × 6 original image, pixels arranged in 6 × 6 are also prepared on the recording surface to which the pixel pattern is assigned. Then, the pixel in the i-th row and j-th column on the original image and the pixel in the i-th row and j-th column on the recording surface are made to correspond one-to-one, and each pixel on the recording surface has a corresponding one on the corresponding original image. One pixel pattern selected based on the pixel value of the pixel is assigned. However, since one pixel has pixel values for the three color components, only one of the three color components is assigned to each pixel. The pixel values of the two color components not in charge are not reflected in the finally produced diffraction grating recording medium. In other words, two of the pixel value information of the three color components are thinned out. This thinning out of the color components is performed so that the distribution of the color components remaining as assigned colors is uniform over the entire area of the color gradation image. FIG. 13 shows an example in which such thinning is performed on the color gradation image shown in FIG. The pixel values erased by the double line are the color components thinned out as out of charge, and the remaining pixel values are the color components selected as the assigned color. The assigned colors shown in FIG. 13 are selected based on the pixel area matrix shown in FIG. That is, the pixel area matrix shown in FIG. 10 (a) is arranged two by two in the vertical and horizontal directions to form a 6 × 6 array, and is associated with the pixel array shown in FIG. 12, and each pixel is shown in the pixel area matrix. It was made to leave the performed color component as a responsible color. As a result, the distribution of the three color components remaining unerased in FIG. 13 is uniform.

このような間引処理を行えば、１つの画素は担当色として選択された色成分についての１つの画素値のみをもつことになる。そこで、この原画像上の６行６列の画素に対応して用意した記録面上の６行６列の画素のそれぞれに、対応する画素のもつ画素値に応じた画素パターンを割り付けるのである。たとえば、図１３に示す間引処理の結果、原画像としては図１４に示すような６行６列の画素配列が得られるので、図１５に示すように、記録面上に６行６列の画素配列を用意し、各画素内に、たとえば、図１５に示されているような特定の画素パターンを割り付けるのである。より具体的に説明すれば、図１４における１行１列目の画素値Ｒ（１，１）＝「６４」の場合は、図９に示す７６８通りの画素パターンの中の画素パターンＲ６４を選択し、この画素パターンＲ６４を図１５における１行１列目の画素に割り付けることになる。図１５は、画素値Ｒ（１，１）＝「６４」、画素値Ｇ（１，２）＝「１９２」、画素値Ｂ（１，３）＝「１２８」、画素値Ｒ（１，４）＝「０」、…、といった具体的な場合を例として示したものである。   If such a thinning process is performed, one pixel has only one pixel value for the color component selected as the assigned color. Therefore, a pixel pattern corresponding to the pixel value of the corresponding pixel is assigned to each of the 6 × 6 pixels on the recording surface prepared corresponding to the 6 × 6 pixels on the original image. For example, as a result of the thinning process shown in FIG. 13, a pixel array of 6 rows and 6 columns as shown in FIG. 14 is obtained as the original image, so as shown in FIG. A pixel array is prepared, and a specific pixel pattern as shown in FIG. 15, for example, is assigned to each pixel. More specifically, when the pixel value R (1,1) in the first row and the first column in FIG. 14 is “64”, the pixel pattern R64 is selected from the 768 pixel patterns shown in FIG. The pixel pattern R64 is assigned to the pixel in the first row and the first column in FIG. FIG. 15 shows a pixel value R (1,1) = “64”, a pixel value G (1,2) = “192”, a pixel value B (1,3) = “128”, and a pixel value R (1,4 ) = “0”,... Is shown as an example.

こうして、図１５に示す３６個の画素のすべてに、それぞれ特定の画素パターンが割り付けられれば、これら個々の画素パターンを合成したパターンが、媒体に記録すべき回折格子パターンとなる。図１５に示す各色成分ごとの画素パターンの割り付け態様は、図１０(a) に示す画素領域マトリックスに従ったものになっており、各色成分についての画素パターンの分布が均一になっている。このような回折格子パターンを媒体上に形成し、前提となった所定の観測方向から観測すれば、もとのカラー階調画像が観測されることになる。   Thus, if a specific pixel pattern is assigned to each of all 36 pixels shown in FIG. 15, a pattern obtained by combining these individual pixel patterns becomes a diffraction grating pattern to be recorded on the medium. The pixel pattern allocation mode for each color component shown in FIG. 15 is in accordance with the pixel area matrix shown in FIG. 10A, and the distribution of the pixel pattern for each color component is uniform. When such a diffraction grating pattern is formed on a medium and observed from a predetermined observation direction, the original color gradation image is observed.

なお、上述した方法（以下、第１の方法と呼ぶ）では、もとのカラー階調画像に用意された画素値のいくつかは間引きされ、最終的に作成された回折格子記録媒体には、もとのカラー階調画像の一部の情報しか反映されないことになり、画質が低下することになる。もとのカラー階調画像がもっていたすべての情報を回折格子記録媒体上に反映し、画質の低下を防ぐためには、次のような別法（以下、第２の方法と呼ぶ）をとることもできる。この第２の方法の場合においても、前述の第１の方法と同様に、原画像として図１２に示すような６行６列の画素からなるカラー階調画像が用意されたものとしよう。こうして用意した原画像上の６行６列の画素に対応して、記録面上にも同様に６行６列の画素配列を定義するが、このとき、記録面上の個々の画素をそれぞれ３行３列に配列された副画素に分割する。   In the above-described method (hereinafter referred to as the first method), some of the pixel values prepared in the original color gradation image are thinned, and the finally created diffraction grating recording medium includes: Only a part of the information of the original color gradation image is reflected, and the image quality is deteriorated. In order to reflect all the information of the original color gradation image on the diffraction grating recording medium and prevent the deterioration of the image quality, the following alternative method (hereinafter referred to as the second method) is taken. You can also. Also in the case of the second method, it is assumed that a color gradation image made up of pixels of 6 rows and 6 columns as shown in FIG. 12 is prepared as an original image, as in the first method described above. Corresponding to the 6 × 6 pixels on the original image thus prepared, a 6 × 6 pixel array is similarly defined on the recording surface. At this time, each pixel on the recording surface is defined as 3 Divide into subpixels arranged in 3 rows and 3 columns.

図１６は、このような分割処理後の記録面上の画素配列を示している。実線で示した６行６列の配列は、図１２の原画像上の画素配列に対応したものであり、破線で示した３行３列の配列は、１つの画素を分割して得られた９つの副画素の配列を示すものである。結局、図１６に示す例の場合、記録面上に３６×９個の副画素が定義されたことになる。   FIG. 16 shows a pixel array on the recording surface after such division processing. The array of 6 rows and 6 columns indicated by the solid line corresponds to the pixel array on the original image of FIG. 12, and the array of 3 rows and 3 columns indicated by the broken line is obtained by dividing one pixel. 9 shows an array of nine sub-pixels. As a result, in the example shown in FIG. 16, 36 × 9 subpixels are defined on the recording surface.

続いて、この図１６に示す個々の副画素に対して、図１０(a) に示す画素領域マトリックスを適用して、図１２に示す各画素の各色成分ごとの画素値を対応させる。図１７は、このような対応づけを行った結果を示す部分拡大図である。たとえば、１行１列目の画素に対応する９つの副画素には、原色Ｒについての画素値Ｒ（１，１）と、原色Ｇについての画素値Ｇ（１，１）と、原色Ｂについての画素値Ｂ（１，１）とが、画素領域マトリックスの色配置に基づいてそれぞれ対応づけられている。３つの原色成分についての画素値は、９つの副画素のいずれかに対応づけられ、間引かれることはない。この後は、各副画素に対応づけられた画素値に基づいて、個々の副画素の内部にそれぞれ特定の画素パターンを割り付ければよい。たとえば、画素値Ｒ（１，１）＝「６４」であれば、図１７において、Ｒ（１，１）と記された３か所の副画素には、画素パターンＲ６４が割り付けられることになる。   Subsequently, the pixel area matrix shown in FIG. 10A is applied to the individual sub-pixels shown in FIG. 16 to correspond the pixel values for the respective color components of the pixels shown in FIG. FIG. 17 is a partially enlarged view showing the result of such association. For example, the nine sub-pixels corresponding to the pixel in the first row and the first column include a pixel value R (1, 1) for the primary color R, a pixel value G (1, 1) for the primary color G, and a primary color B. Are associated with each other based on the color arrangement of the pixel area matrix. The pixel values for the three primary color components are associated with any of the nine sub-pixels and are not thinned out. Thereafter, a specific pixel pattern may be assigned to each of the subpixels based on the pixel value associated with each subpixel. For example, if the pixel value R (1,1) = “64”, the pixel pattern R64 is assigned to the three subpixels labeled R (1,1) in FIG. .

この第２の方法によって、前述の第１の方法で作成した回折格子記録媒体と同じ寸法の記録媒体を作成しようとする場合には、第１の方法で定義した１画素の（１／９）の大きさの副画素を定義する必要がある。このため、画素パターンも（１／９）の大きさのものを用意する必要があり、第１の方法と比べて、より微細なパターン形成技術が必要になる。しかしながら、画素値の間引きは行われないため、高画質のカラー階調画像記録が可能になる。   When a recording medium having the same dimensions as the diffraction grating recording medium created by the first method is to be produced by the second method, one pixel (1/9) defined by the first method is used. Must be defined. For this reason, it is necessary to prepare a pixel pattern having a size of (1/9), and a finer pattern forming technique is required as compared with the first method. However, since pixel value thinning is not performed, high-quality color gradation image recording is possible.

＜＜＜ §５．複数のカラー階調画像を記録する方法 ＞＞＞
§４で述べた例は、単一のカラー階調画像を記録した回折格子記録媒体についてのものであった。ここでは、複数のカラー階調画像を１枚の回折格子記録媒体に重畳して記録するための手法について説明する。 <<< §5. How to record multiple color gradation images >>
The example described in §4 was for a diffraction grating recording medium on which a single color gradation image was recorded. Here, a method for recording a plurality of color gradation images superimposed on one diffraction grating recording medium will be described.

§４で述べた例では、図９に示すように、７６８通りの画素パターンを用意し、これらを適宜選択しながら各画素に割り付けていた。この７６８通りの画素パターンは、格子線の配置ピッチｐや格子占有領域Ｖの面積がそれぞれ異なるが、格子線の方位角θは一定で、この例の場合、すべての画素パターンについてθ＝０°（図の水平方向）に設定されている。   In the example described in §4, as shown in FIG. 9, 768 pixel patterns are prepared and assigned to each pixel while appropriately selecting them. These 768 pixel patterns have different lattice line arrangement pitches p and areas of the lattice occupation regions V, but the azimuth angle θ of the lattice lines is constant. In this example, θ = 0 ° for all pixel patterns. (Horizontal direction in the figure).

複数のカラー階調画像を記録する場合には、各カラー階調画像ごとに、格子線の配置角度が異なった画素パターンを用意すればよい。たとえば、第１のカラー階調画像を記録するために、図９に示すような方位角θ＝０°の７６８通りの画素パターンを用意し、第２のカラー階調画像を記録するために、方位角θ＝４５°の７６８通りの画素パターンを用意すれば、第１のカラー階調画像は方位角θ＝０°の回折格子を用いて記録され、第２のカラー階調画像は方位角θ＝４５°の回折格子を用いて記録されることになる。したがって、同一の媒体上に第１のカラー階調画像と第２のカラー階調画像とが重畳して記録されていたとしても、第１の観測方向から観測すれば第１のカラー階調画像が観測され、第２の観測方向から観測すれば第２のカラー階調画像が観測されるようになる。   In the case of recording a plurality of color gradation images, pixel patterns having different grid line arrangement angles may be prepared for each color gradation image. For example, in order to record a first color gradation image, 768 pixel patterns having an azimuth angle θ = 0 ° as shown in FIG. 9 are prepared, and in order to record a second color gradation image, If 768 pixel patterns with an azimuth angle θ = 45 ° are prepared, the first color gradation image is recorded using a diffraction grating with an azimuth angle θ = 0 °, and the second color gradation image is an azimuth angle. Recording is performed using a diffraction grating of θ = 45 °. Therefore, even if the first color gradation image and the second color gradation image are superimposed and recorded on the same medium, the first color gradation image is observed from the first observation direction. When observed from the second observation direction, the second color gradation image is observed.

ところで、同一の媒体上に２つのカラー階調画像を重畳して記録するといっても、２つの回折格子自体が重なってしまっては、所期の回折現象を得ることができなくなる。少なくとも格子占有領域は空間的に重ならないように配置しなければならない。このような配置は、たとえば、図１８に示すような配置方法を採れば実現できる。この図１８に示す例では、３行３列に配列された各画素について、左上部分に第１のカラー階調画像のための格子占有領域（方位角θ＝０°）が配置され、右下部分に第２のカラー階調画像のための格子占有領域（方位角θ＝４５°）が配置されている。いわば、１つの画素内の格子占有領域以外の空領域を有効利用した配置方法である。ただし、この配置方法では、画素値の自由度は若干阻害される。すなわち、２つのカラー階調画像において、同じ位置の画素の同じ色成分の画素値の和が所定値を越えると、左上部分に配置した格子占有領域と右下部分に配置した格子占有領域とが、部分的に重なり合ってしまうために問題が生じる。したがって、このような問題が生じないように、２つのカラー階調画像の各画素の画素値をうまく設定してやる必要がある。   By the way, even if two color gradation images are superimposed and recorded on the same medium, the desired diffraction phenomenon cannot be obtained if the two diffraction gratings themselves overlap. At least the lattice-occupied regions must be arranged so as not to spatially overlap. Such an arrangement can be realized, for example, by adopting an arrangement method as shown in FIG. In the example shown in FIG. 18, for each pixel arranged in 3 rows and 3 columns, a grid occupation area (azimuth angle θ = 0 °) for the first color gradation image is arranged in the upper left portion, and the lower right A lattice occupation area (azimuth angle θ = 45 °) for the second color gradation image is arranged in the portion. In other words, this is an arrangement method that effectively uses an empty area other than the lattice occupation area in one pixel. However, with this arrangement method, the degree of freedom of the pixel value is somewhat disturbed. That is, in the two color gradation images, when the sum of the pixel values of the same color component of the pixel at the same position exceeds a predetermined value, the lattice occupied area arranged in the upper left part and the lattice occupied area arranged in the lower right part are The problem arises because they partially overlap. Therefore, it is necessary to set the pixel value of each pixel of the two color gradation images well so that such a problem does not occur.

別な方法として、２つのカラー階調画像についての画素を完全に別個独立に定義してやる方法がある。すなわち、上述の方法では、図１９(a) に示すように、同一の画素領域の左上部分に第１の画像Ｉを割り当て、右下部分に第２の画像IIを割り当てていたが、この方法では、図１９(b) に示すように、１つの画素を４つの副画素（破線で示す）に分割し、左上および右下の副画素には第１のカラー階調画像Ｉを割り当て、左下および右上の副画素には第２のカラー階調画像IIを割り当てるのである。この場合、もとのカラー階調画像に対して、記録面上には図２０に示すような６行６列の副画素の配列が定義され、個々の副画素に所定の画素パターンが割り付けられることになる。ここで、ＲＩ，ＧＩ，ＢＩと記した副画素には、第１のカラー階調画像Ｉを表現するための画素パターン（方位角θ＝０°）が割り付けられ、ＲII，ＧII，ＢIIと記した副画素には、第２のカラー階調画像IIを表現するための画素パターン（方位角θ＝４５°）が割り付けられることになる。この方法では、２つのカラー階調画像の各画素の画素値についての制約はないが、回折格子が形成されていない空領域の有効利用ができないため、前述した方法に比べて、全体的な画像の輝度は低下する。   Another method is to define pixels for two color gradation images completely independently. That is, in the above method, as shown in FIG. 19A, the first image I is assigned to the upper left portion of the same pixel area and the second image II is assigned to the lower right portion. Then, as shown in FIG. 19 (b), one pixel is divided into four sub-pixels (indicated by broken lines), the first color gradation image I is assigned to the upper left and lower right sub-pixels, and the lower left The second color gradation image II is assigned to the upper right subpixel. In this case, for the original color gradation image, an array of 6 × 6 subpixels as shown in FIG. 20 is defined on the recording surface, and a predetermined pixel pattern is assigned to each subpixel. It will be. Here, pixel patterns (azimuth angle θ = 0 °) for expressing the first color gradation image I are assigned to the sub-pixels denoted as RI, GI, and BI, and denoted as RII, GII, and BII. A pixel pattern (azimuth angle θ = 45 °) for expressing the second color gradation image II is assigned to the sub-pixel. In this method, there is no restriction on the pixel value of each pixel of the two color gradation images, but since the sky area in which the diffraction grating is not formed cannot be used effectively, the entire image is compared with the method described above. The brightness decreases.

＜＜＜ §６．本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法 ＞＞＞
これまで述べてきた従来の回折格子記録媒体の作成方法は、いずれも原画像として、二次元平面画像を用いる例であった。本発明は、この従来の手法を拡張し、原画像として三次元立体画像を用い、立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成する新たな手法を提案するものである。もちろん、本発明で作成される回折格子記録媒体は、基本的にはこれまで述べてきた従来の手法で作成された回折格子記録媒体と同様に、記録面上に定義された個々の画素に、所定の回折格子からなる画素パターンを割り付けたものであるから、記録面上には三次元立体画像の光学的干渉縞が形成されているわけではない。別言すれば、本発明に係る方法で作成された回折格子記録媒体は、本来のホログラムではない。したがって、本来のホログラムの原理による三次元立体の再生像が得られるわけではない。しかしながら、以下に述べる手法で回折格子記録媒体を作成すると、原画像となった三次元立体画像の表面形状の情報を、格子線の方位角θとして表現することができるようになるため、原画像の三次元構造に応じた立体的な模様の表現が可能になる。すなわち、ホログラムのような完全な立体像の再生はできないが、原画像の立体的なモチーフを立体模様として疑似的に表現することが可能になる。 <<< §6. Method for producing diffraction grating recording medium according to the present invention >>
All of the conventional methods for producing a diffraction grating recording medium described so far are examples in which a two-dimensional planar image is used as an original image. The present invention extends this conventional method and proposes a new method for creating a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed using a three-dimensional stereoscopic image as an original image. Of course, the diffraction grating recording medium created in the present invention is basically divided into individual pixels defined on the recording surface in the same manner as the diffraction grating recording medium created by the conventional method described so far. Since a pixel pattern composed of a predetermined diffraction grating is assigned, optical interference fringes of a three-dimensional stereoscopic image are not formed on the recording surface. In other words, the diffraction grating recording medium produced by the method according to the present invention is not an original hologram. Therefore, a three-dimensional reproduction image based on the original hologram principle cannot be obtained. However, if a diffraction grating recording medium is created by the method described below, the surface shape information of the three-dimensional stereoscopic image that is the original image can be expressed as the azimuth angle θ of the grating line. It is possible to express a three-dimensional pattern according to the three-dimensional structure. That is, a complete stereoscopic image such as a hologram cannot be reproduced, but the stereoscopic motif of the original image can be simulated as a stereoscopic pattern.

図２１は、本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法の基本手順を示す流れ図である。図示のとおり、この手順は、ステップＳ１：条件設定段階、ステップＳ２：画素定義段階、ステップＳ３：標本点定義段階、ステップＳ４：交差角決定段階、ステップＳ５：方位角定義段階、ステップＳ６：画素パターン割付段階、ステップＳ７：回折格子形成段階によって構成されている。以下、これら各ステップの内容を順次説明する。なお、これら各ステップのうち、ステップＳ１〜Ｓ６はコンピュータを利用して実施される手順である。   FIG. 21 is a flowchart showing the basic procedure of a method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention. As shown in the figure, this procedure consists of step S1: condition setting stage, step S2: pixel definition stage, step S3: sample point definition stage, step S4: intersection angle determination stage, step S5: azimuth angle definition stage, step S6: pixel. The pattern allocating step, step S7: comprises a diffraction grating forming step. Hereinafter, the contents of these steps will be sequentially described. Of these steps, steps S1 to S6 are procedures performed using a computer.

ステップＳ１の条件設定段階は、所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する段階である。ここで、記録面は、回折格子記録媒体に形成すべき回折格子パターンを記録するための面であり、基準軸および投影面は、回折格子の方位角を決定するプロセスで用いる投影像を形成するための要素である。これらの設定は、実際には、コンピュータ上にＸＹＺ三次元座標系を定義することによって行うことができる。   The condition setting step of step S1 is a step of setting a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, a predetermined projection surface including the reference axis, and a three-dimensional structure that is an original image of a three-dimensional pattern. . Here, the recording surface is a surface for recording a diffraction grating pattern to be formed on the diffraction grating recording medium, and the reference axis and the projection surface form a projection image used in the process of determining the azimuth angle of the diffraction grating. It is an element for. These settings can actually be performed by defining an XYZ three-dimensional coordinate system on the computer.

図２２は、このＸＹＺ三次元座標系上の設定要素を示す斜視図である。図示のとおり、この例の場合、ＸＹ平面上に記録面Ｓｘｙが設定され、ＹＺ平面上に投影面Ｓｙｚが設定され、Ｚ軸が基準軸Ｒに設定されている。もちろん、記録面Ｓｘｙおよび投影面Ｓｙｚは、必ずしもこのような位置に設定する必要はないが、実用上は、三次元直交座標系上における２軸を含む面として設定し、かつ、両者が直交するような設定を行うのが好ましい。また、このＸＹＺ三次元座標系上に、立体模様の原画像となる三次元構造体Ｍが設定されている。この三次元構造体Ｍは、たとえば、多数のポリゴンからなる構造体として定義することができ、コンピュータ上では、これら各ポリゴンを示すデータ（たとえば、各ポリゴンの頂点座標を示すデータ）として取り扱うことができる。もっとも、単純な幾何学立体を三次元構造体Ｍとして定義するのであれば、単純な式によって立体形状を表現することも可能である。また、複雑な形状を有する三次元構造体Ｍについては、パラメトリック曲面による表現を用いて定義することもできる。   FIG. 22 is a perspective view showing setting elements on the XYZ three-dimensional coordinate system. As shown in the figure, in this example, the recording surface Sxy is set on the XY plane, the projection surface Syz is set on the YZ plane, and the Z axis is set as the reference axis R. Of course, the recording surface Sxy and the projection surface Syz do not necessarily have to be set at such positions, but in practice, they are set as surfaces including two axes on the three-dimensional orthogonal coordinate system, and both are orthogonal to each other. It is preferable to perform such setting. In addition, on this XYZ three-dimensional coordinate system, a three-dimensional structure M that is an original image of a three-dimensional pattern is set. The three-dimensional structure M can be defined as a structure composed of a large number of polygons, for example, and can be handled as data indicating each polygon (for example, data indicating the vertex coordinates of each polygon) on the computer. it can. However, if a simple geometric solid is defined as the three-dimensional structure M, a three-dimensional shape can be expressed by a simple formula. Further, the three-dimensional structure M having a complicated shape can be defined by using a parametric curved surface expression.

続いて、ステップＳ２の画素定義段階では、記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列が定義され、更に、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐが定義される。図２３は、ＸＹＺ三次元座標系のＸＹ平面上に設定された記録面Ｓｘｙ上に、矩形状の画素配列を定義した例を示す斜視図である。個々の画素は、Ｘ軸およびＹ軸に沿った行列上に配列されている。後述するように、この１つの画素内には、図２に示すような画素パターン（回折格子が形成されたパターン）が割り付けられることになる。なお、図２の平面図では、Ｘ軸が横方向の軸となっているのに対して、図２３の斜視図では、Ｙ軸が横方向の軸となっているため、図２に示す画素パターンが若干縦長の形状をしているのに対して、図２３に示す記録面Ｓｘｙ上の個々の画素は、若干横長の形状をしている。ここでは、図２３において、ｉ行ｊ列目に位置する画素を画素Ａ（ｉ，ｊ）と呼ぶことにする。   Subsequently, in the pixel definition stage of step S2, an array of a large number of pixels having a predetermined area is defined on the recording surface, and further, a reference point P is defined for each pixel. FIG. 23 is a perspective view showing an example in which a rectangular pixel array is defined on the recording surface Sxy set on the XY plane of the XYZ three-dimensional coordinate system. The individual pixels are arranged on a matrix along the X axis and the Y axis. As will be described later, a pixel pattern (a pattern in which a diffraction grating is formed) as shown in FIG. 2 is assigned to one pixel. In the plan view of FIG. 2, the X axis is a horizontal axis, whereas in the perspective view of FIG. 23, the Y axis is a horizontal axis, the pixel shown in FIG. While the pattern has a slightly vertically long shape, each pixel on the recording surface Sxy shown in FIG. 23 has a slightly horizontally long shape. Here, in FIG. 23, the pixel located in the i-th row and the j-th column is referred to as a pixel A (i, j).

このステップＳ２で定義される個々の画素は、実際には非常に微小な要素になり、この例では、Ｙ軸方向の幅が３０μｍ×Ｘ軸方向の幅が２５μｍとなっている。もちろん、個々の画素として、正方形（たとえば、２０μｍ×２０μｍ）や円などの他の形状のものを用いてもよい。実用上は、肉眼で個々の画素を認識できないようにするため、１つの画素の縦および横の寸法は、２０μｍ×２０μｍ以下にするのが好ましい。   The individual pixels defined in step S2 are actually very small elements. In this example, the width in the Y-axis direction is 30 μm × the width in the X-axis direction is 25 μm. Of course, other shapes such as a square (for example, 20 μm × 20 μm) or a circle may be used as each pixel. Practically, in order to prevent individual pixels from being recognized with the naked eye, the vertical and horizontal dimensions of one pixel are preferably 20 μm × 20 μm or less.

また、図示の実施形態の場合、個々の画素の中心位置に基準点Ｐを定義している。たとえば、画素Ａ（ｉ，ｊ）に対しては、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）が定義されている。基準点Ｐは、個々の画素の代表位置を示すためのものであり、図示の基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）は、画素Ａ（ｉ，ｊ）の代表位置の座標値が（ｘ，ｙ，０）であることを示している。なお、基準点Ｐは、必ずしも画素の中心位置に定義する必要はなく、たとえば、各画素の左上角の位置を基準点とするような定義も可能である。   In the illustrated embodiment, a reference point P is defined at the center position of each pixel. For example, a reference point P (x, y, 0) is defined for the pixel A (i, j). The reference point P is for indicating the representative position of each pixel, and the illustrated reference point P (x, y, 0) has the coordinate value of the representative position of the pixel A (i, j) as (x, y, 0). Note that the reference point P is not necessarily defined at the center position of the pixel. For example, the reference point P may be defined such that the position of the upper left corner of each pixel is the reference point.

続くステップＳ３の標本点定義段階では、三次元構造体Ｍの表面上に、個々の画素の基準点Ｐに対応した標本点Ｑが定義される。ここで、標本点Ｑは、三次元構造体Ｍの表面上の点であって、かつ、記録面Ｓｘｙへの所定方向への投影像が各基準点Ｐとなるような点として定義される。   In the subsequent sample point definition stage of step S3, a sample point Q corresponding to the reference point P of each pixel is defined on the surface of the three-dimensional structure M. Here, the sample point Q is a point on the surface of the three-dimensional structure M, and is defined as a point at which a projected image on the recording surface Sxy in a predetermined direction becomes each reference point P.

図２４は、このステップＳ３で行われる標本点Ｑの定義方法の一例を示す斜視図である。図示の例では、画素Ａ（ｉ，ｊ）の基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に対して、標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）が定義されている。標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）は、三次元構造体Ｍの表面上の１点であり、かつ、記録面Ｓｘｙへの所定方向への投影像が基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）となるような点である。ここに示す実施形態は、記録面Ｓｘｙに対する投影方向としてＺ軸方向を設定しているので、標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）をＺ軸方向に投影したときに記録面Ｓｘｙ上に現れる投影像が基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）ということになる。   FIG. 24 is a perspective view showing an example of a method for defining the sample point Q performed in step S3. In the illustrated example, a sample point Q (x, y, z) is defined for the reference point P (x, y, 0) of the pixel A (i, j). The sample point Q (x, y, z) is one point on the surface of the three-dimensional structure M, and the projected image on the recording surface Sxy in a predetermined direction is the reference point P (x, y, 0). It is a point that becomes. In the embodiment shown here, since the Z-axis direction is set as the projection direction with respect to the recording surface Sxy, the projection that appears on the recording surface Sxy when the sample point Q (x, y, z) is projected in the Z-axis direction. The image is the reference point P (x, y, 0).

このように、記録面Ｓｘｙに対する投影方向としてＺ軸方向を設定すると、記録面Ｓｘｙ上の任意の基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に対応する標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）は、幾何学的な演算により容易に決定することができる。すなわち、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）を通り、Ｚ軸に平行な直線を定義し、当該直線と三次元構造体Ｍの表面との交点を標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）とすればよい。なお、そのような交点が複数存在する場合には、たとえば、記録面Ｓｘｙに最も近い交点（あるいは、最も遠い交点でもよい）を標本点Ｑとするように予め決めておけばよい。   Thus, when the Z-axis direction is set as the projection direction with respect to the recording surface Sxy, the sample point Q (x, y, z) corresponding to the arbitrary reference point P (x, y, 0) on the recording surface Sxy is It can be easily determined by geometric calculation. That is, a straight line that passes through the reference point P (x, y, 0) and is parallel to the Z axis is defined, and an intersection point between the straight line and the surface of the three-dimensional structure M is defined as a sample point Q (x, y, z). do it. In the case where there are a plurality of such intersections, for example, an intersection point closest to the recording surface Sxy (or the farthest intersection point) may be determined in advance as the sample point Q.

次のステップＳ４の交差角決定段階では、各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを投影面Ｓｙｚに対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と基準軸Ｒとの交差角ξが求められる。図２５は、交差角ξの決定方法の一例を示す斜視図である。図２５に示す例では、標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）についての法線ベクトルＮが示されている。この法線ベクトルＮは、標本点Ｑ付近の微小面（三次元構造体Ｍの表面の一部を構成する面）に対して垂直外側に向かうベクトルとして定義できる。このように、三次元構造体Ｍ上の１点についての法線ベクトルを求める手法は公知の手法であるため、ここでは詳しい説明は省略する。 The crossing angle determining step for the next step S4, obtains the normal vector N for each of the sample points Q, this normal vector N of the projection plane projection vector obtained by projecting in a predetermined direction relative to Syz N * An intersection angle ξ with the reference axis R is obtained. FIG. 25 is a perspective view showing an example of a method for determining the intersection angle ξ. In the example shown in FIG. 25, the normal vector N about the sample point Q (x, y, z) is shown. This normal vector N can be defined as a vector directed outward in the vertical direction with respect to a minute surface near the sample point Q (a surface constituting a part of the surface of the three-dimensional structure M). As described above, since a method for obtaining a normal vector for one point on the three-dimensional structure M is a known method, detailed description thereof is omitted here.

この法線ベクトルＮは、その各座標軸方向成分（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）によって表現することができる。ここに示す実施形態では、ＹＺ平面を投影面Ｓｙｚとし、法線ベクトルＮのＸ軸方向への投影像が投影ベクトルＮ＊となるように投影ベクトルＮ＊を求めることにしているため、この法線ベクトルＮをＸ軸に沿ってＹＺ平面に投影した投影像が、投影ベクトルＮ＊として得られることになる。図示のとおり、投影ベクトルＮ＊は、標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）を投影面Ｓｙｚ（ＹＺ平面）に投影して得られる投影点Ｑ＊（０，ｙ，ｚ）を起点とし、投影面Ｓｙｚに含まれるベクトルであり、いわば、法線ベクトルＮのＹ軸方向成分およびＺ軸方向成分の情報のみをもったベクトルということができる。 The normal vector N can be expressed by its coordinate axis direction components (nx, ny, nz). In the embodiment shown here, the YZ plane is the projection plane Syz, and the projection vector N * is obtained so that the projection image of the normal vector N in the X-axis direction becomes the projection vector N *. A projection image obtained by projecting the line vector N onto the YZ plane along the X axis is obtained as the projection vector N * . As shown in the figure, the projection vector N * is projected from the projection point Q * (0, y, z) obtained by projecting the sample point Q (x, y, z) onto the projection surface Syz (YZ plane). It is a vector included in the surface Syz, which can be said to be a vector having only information on the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector N.

ここに示す実施形態では、Ｚ軸を基準軸Ｒとしているため、この投影ベクトルＮ＊とＺ軸とのなす角が交差角ξとして得られることになる。なお、交差角ξは符号をもった角度として定義するようする。たとえば、図２５に示すように、二次元ＹＺ座標系において、投影ベクトルＮ＊がＺ軸を時計回りに回転した方向を向いている場合には交差角ξは正の値をとり、反時計回りに回転した方向を向いている場合には交差角ξは負の値をとるように定義する。こうして求められた交差角ξは、法線ベクトルＮのＹ軸方向成分とＺ軸方向成分との符号を考慮した割合を示す情報をもった量ということができ、標本点Ｑ付近の微小面の傾斜に関する情報が含まれていることになる。この場合、交差角ξは、−１８０°≦ξ≦＋１８０°の範囲内の角度として定義される。 In the embodiment shown here, since the Z axis is the reference axis R, the angle formed by the projection vector N * and the Z axis is obtained as the crossing angle ξ. The intersection angle ξ is defined as an angle having a sign. For example, as shown in FIG. 25, in the two-dimensional YZ coordinate system, when the projection vector N * is oriented in the direction in which the Z axis is rotated clockwise, the crossing angle ξ takes a positive value and counterclockwise. The crossing angle ξ is defined to take a negative value when the direction is rotated in the direction of. The crossing angle ξ obtained in this way can be regarded as an amount having information indicating a ratio in consideration of the sign of the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector N. Information about the slope is included. In this case, the intersection angle ξ is defined as an angle within a range of −180 ° ≦ ξ ≦ + 180 °.

続くステップＳ５の方位角定義段階では、記録面Ｓｘｙ上の各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた交差角ξに応じた方位角θが定義される。図２５に示す例の場合、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）について、対応する標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）について求められた交差角ξに応じて、所定の方位角θが定義されることになる。ここに示す実施形態場合は、方位角θを、θ＝ξ／２なる関係式で定義するようにしている。したがって、たとえば、ξ＝７０°であった場合は、方位角θ＝３５°となり、ξ＝−５０°であった場合は、方位角θ＝−２５°となる。   In the subsequent azimuth angle definition stage of step S5, for each reference point P on the recording surface Sxy, an azimuth angle θ corresponding to the intersection angle ξ obtained for the corresponding sample point Q is defined. In the case of the example shown in FIG. 25, a predetermined azimuth angle θ is defined for the reference point P (x, y, 0) according to the intersection angle ξ obtained for the corresponding sample point Q (x, y, z). Will be. In the embodiment shown here, the azimuth angle θ is defined by the relational expression θ = ξ / 2. Therefore, for example, when ξ = 70 °, the azimuth angle θ = 35 °, and when ξ = −50 °, the azimuth angle θ = −25 °.

図２５には１つの基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）しか示されていないが、もちろん、記録面Ｓｘｙ上には、図２４に示すように多数の画素が定義されており、個々の画素のそれぞれについて所定の基準点Ｐが定義されており、これら個々の基準点Ｐについて、それぞれ対応する標本点Ｑが求められ、この標本点Ｑについて求められた交差角ξに応じた方位角θがそれぞれ定義されることになる。   Although only one reference point P (x, y, 0) is shown in FIG. 25, of course, a large number of pixels are defined on the recording surface Sxy as shown in FIG. A predetermined reference point P is defined for each of the reference points P. For each of these reference points P, a corresponding sample point Q is obtained, and an azimuth angle θ corresponding to the crossing angle ξ obtained for the sample point Q is determined. Each will be defined.

なお、方位角θは、投影ベクトルＮ＊について求められた交差角ξに関連した角度として定義できれば、どのような定義を行ってもかまわないが、三次元構造体Ｍの立体形状をできるだけ正確に表現する上では、方位角θが交差角ξに対して線形関係を維持するように設定するのが好ましい。具体的には、θ＝ｋ・ξ（ただし、ｋは１未満の定数）なる式に基づいて方位角θを定義すれば、方位角θの絶対値が交差角ξの絶対値より大きくなることはないので、取り扱い上便利である。上述したとおり、ここでは、ｋ＝１／２に設定し、θ＝ξ／２なる式により方位角θを定義した例について述べることにする。 The azimuth angle θ may be defined as long as it can be defined as an angle related to the intersection angle ξ obtained with respect to the projection vector N *. However, the three-dimensional shape of the three-dimensional structure M is as accurate as possible. In terms of expression, it is preferable that the azimuth angle θ is set so as to maintain a linear relationship with the crossing angle ξ. Specifically, if the azimuth angle θ is defined based on the equation θ = k · ξ (where k is a constant less than 1), the absolute value of the azimuth angle θ is larger than the absolute value of the crossing angle ξ. Because there is no, it is convenient in handling. As described above, here, an example in which k = 1/2 is set and the azimuth angle θ is defined by the equation θ = ξ / 2 will be described.

図２６は、こうして定義された方位角θの意味合いを示す平面図である。図２６の点Ｐ（ｘ，ｙ，０）は、図２５に示す基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）である。図示のとおり、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）上には、方位ベクトルＷが求められているが、この方位ベクトルＷは、所定の参照方向Ｕに対して方位角θをなす方向を向いた記録面Ｓｘｙ上のベクトルとして定義されるものである。上述したように、ここに述べる例では、方位角θは、θ＝ξ／２なる式により定義される。そこで、参照方向ＵとしてＸ軸正方向をとったとすれば、図２６に示すような方向ベクトルＷが、投影点Ｐ（ｘ，ｙ，０）について定義されることになる。参照方向Ｕは、最終的に形成される格子線の向きの基準を決めるパラメータとして機能するだけであり、記録面Ｓｘｙ上の方向であれば、どのような方向に定義しても実質的な差はない。   FIG. 26 is a plan view showing the meaning of the azimuth angle θ thus defined. A point P (x, y, 0) in FIG. 26 is the reference point P (x, y, 0) shown in FIG. As shown in the figure, an azimuth vector W is obtained on the reference point P (x, y, 0), and this azimuth vector W points in a direction that forms an azimuth angle θ with respect to a predetermined reference direction U. Is defined as a vector on the recorded recording surface Sxy. As described above, in the example described here, the azimuth angle θ is defined by the equation θ = ξ / 2. Therefore, if the X-axis positive direction is taken as the reference direction U, a direction vector W as shown in FIG. 26 is defined for the projection point P (x, y, 0). The reference direction U only functions as a parameter for determining the standard of the direction of the lattice line to be finally formed, and a substantial difference is possible regardless of the direction defined on the recording surface Sxy. There is no.

結局、図２４に示す１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）について、その代表位置を示す基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）が定義され、図２５に示すように、この基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に対応する標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）が求められ、この標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）の位置に立てた法線ベクトルＮの投影像である投影ベクトルＮ＊に基づいて交差角ξが求められ、この交差角ξに基づいて方位角θが得られることになる。結局、図２４に示す多数の画素のそれぞれについて、所定の方位ベクトルＷが決定されることになる。この方位ベクトルＷは、個々の画素に割り付けるべき画素パターン上の格子線の配置方向を示すパラメータとなる。 Eventually, for one pixel A (i, j) shown in FIG. 24, a reference point P (x, y, 0) indicating its representative position is defined, and as shown in FIG. 25, this reference point P (x, A sample point Q (x, y, z) corresponding to y, 0) is obtained, and a projection vector N * which is a projection image of the normal vector N set at the position of this sample point Q (x, y, z) . The crossing angle ξ is obtained based on the crossing angle ξ, and the azimuth angle θ is obtained based on the crossing angle ξ. Eventually, a predetermined orientation vector W is determined for each of a large number of pixels shown in FIG. This azimuth vector W is a parameter indicating the arrangement direction of the grid lines on the pixel pattern to be assigned to each pixel.

前述したように、交差角ξを、−１８０°≦ξ≦＋１８０°の範囲内の角度として定義し、方位角θをθ＝ξ／２なる式により定義すると、得られる方位角θは、−９０°≦ξ≦＋９０°の範囲内の角度となる。図２７は、個々の画素に割り付けるべき画素パターンのバリエーションの一例を示す平面図である。たとえば、図２７に「θ＝３０°」と記した画素パターンは、格子線の配置角度（方位角）がＸ軸に対して＋３０°だけ傾斜している回折格子からなるパターンである。図２７には代表的ないくつかの方位角θに対応する画素パターンのみしか示されていないが、もちろん実際には、必要に応じたバリエーションの画素パターンが用意されることになる。   As described above, when the intersection angle ξ is defined as an angle within the range of −180 ° ≦ ξ ≦ + 180 ° and the azimuth angle θ is defined by the equation θ = ξ / 2, the obtained azimuth angle θ is − The angle is in the range of 90 ° ≦ ξ ≦ + 90 °. FIG. 27 is a plan view showing an example of variations of pixel patterns to be assigned to individual pixels. For example, the pixel pattern indicated as “θ = 30 °” in FIG. 27 is a pattern composed of a diffraction grating in which the arrangement angle (azimuth angle) of the grating line is inclined by + 30 ° with respect to the X axis. Although only pixel patterns corresponding to some representative azimuth angles θ are shown in FIG. 27, of course, actually, pixel patterns of variations as required are prepared.

ステップＳ６の画素パターン割付段階では、記録面Ｓｘｙ上に定義された個々の画素に、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンが割り付けられる。すなわち、図２４に示すように、記録面Ｓｘｙ上に定義された多数の画素のそれぞれについて、図２７に示すような多数のバリエーションからなる画素パターンのいずれかが割り付けられる。その結果、記録面Ｓｘｙ上には、多数の画素パターンの集合体が形成されることになる。   In the pixel pattern allocation step of step S6, a diffraction grating is formed by arranging, on each pixel defined on the recording surface Sxy, a grid line facing the direction forming the azimuth angle θ defined for the reference point P of the pixel. Is assigned a pixel pattern. That is, as shown in FIG. 24, any one of a large number of pixel patterns as shown in FIG. 27 is assigned to each of a large number of pixels defined on the recording surface Sxy. As a result, a large number of pixel pattern aggregates are formed on the recording surface Sxy.

最後のステップＳ７における回折格子形成段階では、各画素に割り付けられた画素パターンに応じた回折格子が、物理的な記録媒体上に形成される。前述したとおり、図２１の流れ図におけるステップＳ１〜Ｓ６はコンピュータによって実行される手順であり、最後のステップＳ７の処理は、コンピュータから出力される回折格子パターンデータに基づいて、フィルムなどの物理的な記録媒体上に回折格子を形成する処理ということになる。具体的には、たとえば、コンピュータで作成した回折格子パターンデータを電子ビーム描画装置に与え、電子ビームにより回折格子の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回折格子記録媒体（いわゆる「ホログラムシール」）を大量生産することができる。   In the diffraction grating formation stage in the last step S7, a diffraction grating corresponding to the pixel pattern assigned to each pixel is formed on a physical recording medium. As described above, steps S1 to S6 in the flowchart of FIG. 21 are procedures executed by the computer, and the process of the last step S7 is performed based on the diffraction grating pattern data output from the computer. This is a process for forming a diffraction grating on a recording medium. Specifically, for example, a diffraction grating pattern data created by a computer is applied to an electron beam drawing apparatus, and a diffraction grating pattern is drawn on an original by using an electron beam. (So-called “hologram seals”) can be mass-produced.

結局、§１〜§５で述べた従来の手法で作成された回折格子記録媒体も、この§６で述べた方法で作成された回折格子記録媒体も、多数の画素に、それぞれ回折格子からなる画素パターンを割り付けた構成という点では共通するが、前者では、回折格子記録媒体上の個々の画素に割り付けられる画素パターンが、二次元平面上の原画像の個々の画素の濃度値を表現する機能を有していたのに対して、後者では、回折格子記録媒体上の個々の画素に割り付けられる画素パターンが、三次元構造体Ｍの対応部分の表面の微小面の傾斜に関する情報を表現する機能を有していることになる。その結果、後者を観察した場合、原画像となった三次元構造体Ｍをモチーフとした立体模様が観察されることになる。   Eventually, both the diffraction grating recording medium prepared by the conventional method described in §1 to §5 and the diffraction grating recording medium prepared by the method described in §6 are each composed of a diffraction grating in a large number of pixels. In the former, the pixel pattern assigned to each pixel on the diffraction grating recording medium has a function to express the density value of each pixel of the original image on the two-dimensional plane. In contrast, in the latter case, the pixel pattern assigned to each pixel on the diffraction grating recording medium has a function of expressing information related to the inclination of the minute surface of the corresponding portion of the three-dimensional structure M. Will be. As a result, when the latter is observed, a three-dimensional pattern with the motif of the three-dimensional structure M that is the original image is observed.

要するに、本発明に係る手法では、三次元構造体Ｍの表面各部の傾斜に関する情報が記録面に投影され、回折格子の格子線の方位角θとして表現されることになるため、立体模様の再現が可能になるものと本願発明者は考えている。もちろん、実際に観察される内容は、ホログラムのような本来の立体像ではなく、立体感を感じさせる模様が再現されるだけであるが、本来のホログラムに比べて、より明るく、微細表現に富んだ鮮明な画像が得られるというメリットがあり、偽造防止用、装飾用、販売促進用といった用途のホログラムシールなどに用いるには十分な実用性が得られる。   In short, in the method according to the present invention, information on the inclination of each part of the surface of the three-dimensional structure M is projected on the recording surface and expressed as the azimuth angle θ of the grating line of the diffraction grating, so that a three-dimensional pattern can be reproduced. The present inventor believes that this is possible. Of course, what is actually observed is not an original three-dimensional image like a hologram, but only a pattern that gives a three-dimensional feeling, but it is brighter and richer in expression than the original hologram. There is an advantage that a clear image can be obtained, and sufficient practicality can be obtained for use in hologram seals for anti-counterfeiting, decoration, and sales promotion.

＜＜＜ §７．本発明の種々の実施形態 ＞＞＞
続いて、本発明を実施する上での種々の変形例に係る実施形態を述べておく。 <<< §7. Various embodiments of the present invention >>>
Subsequently, embodiments according to various modifications for carrying out the present invention will be described.

（１）三次元構造体Ｍの形状
これまで述べた基本的な実施形態では、三次元構造体Ｍの形状については特に限定を行わなかったが、図２４の斜視図に示されているように、１つの基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に対しては、ただ１点の標本点Ｑのみが定義される。具体的には、記録面Ｓｘｙ上の任意の基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に対応する標本点Ｑ（ｘ，ｙ，ｚ）は、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）を通り、Ｚ軸に平行な直線を定義し、当該直線と三次元構造体Ｍの表面との交点として定義される。そのような交点が複数存在する場合には、たとえば、記録面Ｓｘｙに最も近い交点や、最も遠い交点などを選択することになる。したがって、もし交点が複数存在する場合に、記録面Ｓｘｙに最も近い交点を標本点Ｑとする運用を採る場合、記録面Ｓｘｙ側から見て隠面となる部分は、たとえ三次元構造体Ｍの表面情報が定義されていたとしても用をなさないことになる。 (1) Shape of the three-dimensional structure M In the basic embodiment described so far, the shape of the three-dimensional structure M is not particularly limited, but as shown in the perspective view of FIG. Only one sample point Q is defined for one reference point P (x, y, 0). Specifically, a sample point Q (x, y, z) corresponding to an arbitrary reference point P (x, y, 0) on the recording surface Sxy passes through the reference point P (x, y, 0), A straight line parallel to the Z axis is defined, and is defined as an intersection of the straight line and the surface of the three-dimensional structure M. When there are a plurality of such intersections, for example, the intersection closest to the recording surface Sxy or the farthest intersection is selected. Therefore, if there is a plurality of intersection points and the operation is performed with the intersection point closest to the recording surface Sxy as the sample point Q, the portion that becomes the hidden surface when viewed from the recording surface Sxy side is, for example, the three-dimensional structure M. Even if the surface information is defined, it is useless.

したがって、実用上は、ステップＳ１の条件設定段階で、記録面Ｓｘｙに対して直交する基準軸Ｒ（図２４に示す例の場合、Ｚ軸）を設定し、この基準軸Ｒに平行な方向から見たときに隠面が生じない構造をもった三次元構造体Ｍを設定するのが好ましい。また、この場合、交差角ξが、−９０°≦ξ≦＋９０°の範囲となるように設定すると、方位角θの範囲をより限定することができるので好ましい。交差角ξは、図２５に示す例の場合、Ｚ軸正方向と投影ベクトルＮ＊とのなす角度として、時計回り方向を正、反時計回り方向を負とする定義を行っている。したがって、三次元構造体Ｍとして、たとえば、上に凸の半球状の構造体（厚みがない伏せた椀状構造体）を用いれば、交差角ξは、−９０°≦ξ≦＋９０°の範囲となる。この場合、方位角θ＝ξ／２なる設定を行えば、方位角θの分布範囲は、−４５°≦θ≦＋４５°の範囲となる。 Therefore, practically, at the condition setting stage of step S1, a reference axis R (Z axis in the example shown in FIG. 24) orthogonal to the recording surface Sxy is set, and the direction parallel to the reference axis R is set. It is preferable to set a three-dimensional structure M having a structure that does not generate a hidden surface when viewed. In this case, it is preferable to set the crossing angle ξ to be in a range of −90 ° ≦ ξ ≦ + 90 ° because the range of the azimuth angle θ can be further limited. In the example shown in FIG. 25, the intersection angle ξ is defined as an angle formed by the positive Z-axis direction and the projection vector N *, with the clockwise direction being positive and the counterclockwise direction being negative. Therefore, if, for example, an upwardly convex hemispherical structure (an obstructed saddle-shaped structure having no thickness) is used as the three-dimensional structure M, the crossing angle ξ is in the range of −90 ° ≦ ξ ≦ + 90 °. It becomes. In this case, if the setting of the azimuth angle θ = ξ / 2 is performed, the distribution range of the azimuth angle θ is a range of −45 ° ≦ θ ≦ + 45 °.

実用上は、このように方位角θの分布範囲を９０°程度の範囲内に抑えるようにするのが好ましい。図２７に示す例では、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲、すなわち、方位角θの分布範囲が１８０°の範囲内に広がっているが、実際には、これだけの範囲に方位角θが分布していると、回折格子記録媒体を一方向から観察すると、多くの画素パターンからの回折光が視点位置に到達しないことになり、画面全体の輝度が低下してしまう。方位角θの分布範囲を−４５°≦θ≦＋４５°程度に抑えると、回折格子記録媒体を一方向から観察しても、比較的多くの画素パターンからの回折光が視点位置まで到達することになり、比較的明るい画像が再現される。   Practically, it is preferable to keep the distribution range of the azimuth angle θ within the range of about 90 °. In the example shown in FIG. 27, the range of −90 ° ≦ θ ≦ + 90 °, that is, the distribution range of the azimuth angle θ is spread within the range of 180 °, but in reality, the azimuth angle θ is in this range. When distributed, when the diffraction grating recording medium is observed from one direction, diffracted light from many pixel patterns does not reach the viewpoint position, and the luminance of the entire screen is lowered. When the distribution range of the azimuth angle θ is suppressed to about −45 ° ≦ θ ≦ + 45 °, diffracted light from a relatively large number of pixel patterns reaches the viewpoint position even when the diffraction grating recording medium is observed from one direction. And a relatively bright image is reproduced.

（２）離散的な方位角設定
ステップＳ５の方位角定義段階では、理論上、様々な方位角が定義される。たとえば、
方位角θ＝ξ／２なる設定を行った場合、ステップＳ４で求められた交差角ξが、ξ＝６２．５°だったとすると、ステップＳ５で求まる方位角θは、θ＝３１．２５°になる。この場合、ステップＳ６の画素パターン割付段階では、方位角θ＝３１．２５°をもった回折格子を有する画素パターンをそのまま割り付けることは可能である。上述したとおり、ステップＳ６までの手順は、コンピュータ上の演算処理として実行される手順であるので、方位角θの値は、コンピュータが取り扱うことが可能な有効桁数の範囲内で、任意の値を用いることができる。 (2) Discrete azimuth angle setting In the azimuth angle definition stage of step S5, various azimuth angles are theoretically defined. For example,
When the setting of azimuth angle θ = ξ / 2 is performed, if the intersection angle ξ obtained in step S4 is ξ = 62.5 °, the azimuth angle θ obtained in step S5 is θ = 31.25 °. become. In this case, in the pixel pattern assignment step of step S6, it is possible to assign a pixel pattern having a diffraction grating having an azimuth angle θ = 31.25 ° as it is. As described above, since the procedure up to step S6 is a procedure executed as a calculation process on the computer, the value of the azimuth angle θ is an arbitrary value within the range of effective digits that can be handled by the computer. Can be used.

しかしながら、ステップＳ７の回折格子形成段階は、物理的な媒体上に実際に回折格子を形成する段階であり、たとえば、「方位角θ＝３１．２５°をもった回折格子」のように、任意の方位角をもった回折格子をそのまま正確に形成することが困難なケースも少なくない。形成すべき回折格子のピッチは１μｍ前後のオーダーであるため、通常は、電子線描画装置を用いた描画により、物理的な媒体上に回折格子を形成するプロセスが実行される。ところが、この電子線描画装置の描画解像度には限度があるため、「方位角θ＝３１．２５°をもった回折格子」のような任意の方位角をもった回折格子を正確に形成することは困難である。   However, the diffraction grating formation stage in step S7 is a stage in which a diffraction grating is actually formed on a physical medium. For example, a diffraction grating having an azimuth angle θ = 31.25 ° is arbitrary. In many cases, it is difficult to accurately form a diffraction grating having the azimuth angle as it is. Since the pitch of the diffraction grating to be formed is on the order of about 1 μm, a process of forming a diffraction grating on a physical medium is usually performed by drawing using an electron beam drawing apparatus. However, since the drawing resolution of this electron beam drawing apparatus is limited, a diffraction grating having an arbitrary azimuth angle such as “diffraction grating having azimuth angle θ = 31.25 °” must be accurately formed. It is difficult.

このため、実際には、ステップＳ６の画素パターン割付段階では、離散的に定義された複数ｎ通りの方位角θを設定し、参照方向Ｕに対してこのｎ通りの方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子をそれぞれ有する複数ｎ通りの画素パターンを予め定義しておき、これらｎ通りの画素パターンの中から、個々の画素に最適な画素パターンを選択して割り付ける処理を行わざるを得ない。たとえば、方位角θの分布範囲が、−４５°≦θ≦＋４５°の範囲となる場合、１°単位で離散的な方位角θを設定すれば、−４５°，−４４°，−４３°，…，−２°，−１°，０°，１°，２°，…，４３°，４４°，４５°の合計９１通りの方位角を設定し、合計９１通りの画素パターンのいずれかを割り付ける処理を行うことになる。   For this reason, in practice, in the pixel pattern assignment step of step S6, a plurality of n azimuth angles θ defined in a discrete manner are set, and the directions that form the n azimuth angles θ with respect to the reference direction U are set. A plurality of n pixel patterns each having a diffraction grating formed by arranging facing grating lines are defined in advance, and an optimum pixel pattern is selected and assigned to each pixel from the n pixel patterns. Processing must be done. For example, when the distribution range of the azimuth angle θ is in a range of −45 ° ≦ θ ≦ + 45 °, if a discrete azimuth angle θ is set in units of 1 °, −45 °, −44 °, −43 ° , ..., -2 °, -1 °, 0 °, 1 °, 2 °, ..., 43 °, 44 °, 45 °, a total of 91 azimuth angles, and any of 91 pixel patterns in total Will be performed.

このように、離散的に定義された方位角をもったいくつかの画素パターンを選択的に割り付ける場合、ステップＳ５で定義された方位角θが２つの隣接する離散値の間の値をとるときには、隣接する両離散値に対応する画素パターンを確率的に選択する手法をとるとよい。   As described above, when several pixel patterns having discretely defined azimuth angles are selectively allocated, when the azimuth angle θ defined in step S5 takes a value between two adjacent discrete values. A method of stochastically selecting pixel patterns corresponding to both adjacent discrete values may be used.

たとえば、ステップＳ５でθ＝３１．２５°なる方位角が定義された場合、２つの隣接する離散値は、θ＝３１°とθ＝３２°であるから、方位角θ＝３１°をもつ回折格子を有する第１の画素パターンか、方位角θ＝３２°をもつ回折格子を有する第２の画素パターンか、のいずれか一方を選択して割り付けることになる。この場合、「１つの画素に対する最適割付」という観点では、より近い方の離散値θ＝３１°に着目し、方位角θ＝３１°をもつ回折格子を有する第１の画素パターンを選択して割り付ければよい。しかしながら、よりマクロ的な見地に立つと、ステップＳ５でθ＝３１．２５°なる方位角が定義された画素が１００個存在したとすると、この１００個すべてに第１の画素パターンを割り付けるのは好ましくない。この場合、θ＝３１．２５°と方位角θ＝３１°との偏差が０．２５°であり、θ＝３１．２５°と方位角θ＝３２°との偏差が０．７５°であるから、１００個の画素のうち、７５個については第１の画素パターンを割り付け、残りの２５個については第２の画素パターンを割り付けるようにすれば、端数の「０．２５°」の部分を反映させた割り付けを行うことができる。   For example, if an azimuth angle of θ = 31.25 ° is defined in step S5, two adjacent discrete values are θ = 31 ° and θ = 32 °, so that diffraction with an azimuth angle of θ = 31 °. Either the first pixel pattern having a grating or the second pixel pattern having a diffraction grating having an azimuth angle θ = 32 ° is selected and assigned. In this case, from the viewpoint of “optimal allocation for one pixel”, focusing on the closer discrete value θ = 31 °, the first pixel pattern having a diffraction grating having an azimuth angle θ = 31 ° is selected. Just assign it. However, from a more macro viewpoint, if there are 100 pixels in which the azimuth angle θ = 31.25 ° is defined in step S5, the first pixel pattern is assigned to all 100 pixels. It is not preferable. In this case, the deviation between θ = 31.25 ° and the azimuth angle θ = 31 ° is 0.25 °, and the deviation between θ = 31.25 ° and the azimuth angle θ = 32 ° is 0.75 °. Therefore, if the first pixel pattern is assigned to 75 pixels out of 100 pixels and the second pixel pattern is assigned to the remaining 25 pixels, the fraction of “0.25 °” is calculated. The reflected allocation can be performed.

結局、一般論として述べれば、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、離散的に定義された複数ｎ通りの方位角θを設定し、参照方向Ｕに対してこのｎ通りの方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子をそれぞれ有する複数ｎ通りの画素パターンを予め定義しておき、これらｎ通りの画素パターンの中から、個々の画素に最適な画素パターンを選択して割り付ける処理を行う場合、次のような方法で、割付対象となる画素パターンを選択すればよい。   After all, in general terms, a plurality of n azimuth angles θ defined in a discrete manner are set at the pixel pattern allocation stage in step S6, and the n azimuth angles θ are formed with respect to the reference direction U. A plurality of n pixel patterns each having a diffraction grating formed by arranging grating lines facing each other are defined in advance, and an optimum pixel pattern for each pixel is selected from these n pixel patterns. When performing the allocation process, the pixel pattern to be allocated may be selected by the following method.

すなわち、ｎ通りのうちの第ｉ番目の方位角θｉと第（ｉ＋１）番目の方位角θ（ｉ＋１）について、θｉ≦θ≦θ（ｉ＋１）なる条件を満たす方位角θがステップＳ６で定義された画素に対しては、「１−（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第ｉ番目の画素パターンを選択し、「（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第（ｉ＋１）番目の画素パターンを選択し、選択されたいずれか一方の画素パターンを当該画素に割り付けるようにすればよい。この場合、θ＝θｉであったとすると、確率１で第ｉ番目の画素パターンが選択され、θ＝θ（ｉ＋１）であったとすると、確率１で第（ｉ＋１）番目の画素パターンが選択されることになり、両者の中間的な値であったとすると、その位置に応じた確率で、第ｉ番目の画素パターンもしくは第（ｉ＋１）番目の画素パターンが選択されることになる。   That is, for the i-th azimuth angle θi and the (i + 1) -th azimuth angle θ (i + 1) among n ways, the azimuth angle θ satisfying the condition of θi ≦ θ ≦ θ (i + 1) is defined in step S6. For the selected pixel, the i-th pixel pattern is selected with a probability of “1- (θ−θi) / (θ (i + 1) −θi)”, and “(θ−θi) / (θ (i + 1)” is selected. The (i + 1) th pixel pattern is selected with a probability of “) −θi)”, and any one of the selected pixel patterns may be assigned to the pixel. In this case, if θ = θi, the i-th pixel pattern is selected with probability 1, and if θ = θ (i + 1), the (i + 1) -th pixel pattern is selected with probability 1. In other words, if it is an intermediate value between the two, the i-th pixel pattern or the (i + 1) -th pixel pattern is selected with a probability corresponding to the position.

（３）階調画像・カラー画像への対応
§６で説明した基本的な実施形態では、個々の画素に割り付けられる画素パターンを決定する要因は、原画像となる三次元構造体Ｍの表面の傾斜の情報のみであった。別言すれば、上述した基本的な実施形態では、三次元構造体Ｍの表面の傾斜の情報は、記録面Ｓｘｙ上において回折格子の方位角θ、すなわち、格子線の配置方向という形で表現されることになるが、三次元構造体Ｍの表面がもつ階調値や色の情報は、記録面Ｓｘｙ上の回折格子としては表現されることはなかった。 (3) Correspondence to gradation image and color image In the basic embodiment described in §6, the factor that determines the pixel pattern assigned to each pixel is the surface of the three-dimensional structure M that is the original image. There was only information about the slope. In other words, in the basic embodiment described above, the information on the inclination of the surface of the three-dimensional structure M is expressed in the form of the azimuth angle θ of the diffraction grating on the recording surface Sxy, that is, the arrangement direction of the grating lines. However, the gradation value and color information of the surface of the three-dimensional structure M is not expressed as a diffraction grating on the recording surface Sxy.

しかしながら、§２で述べたとおり、記録面Ｓｘｙ上の個々の画素に割り付ける画素パターンには、様々なバリエーションがあり、これらのバリエーションを利用すれば、本発明の手法を階調画像・カラー画像へ対応させることが可能である。本発明に係る手法では、画素パターンにおける格子線の配置角度は、方位角θとして規定されてしまい、これを任意に設定することはできない。これは、本発明の場合、格子線の配置角度によって、原画像となる三次元構造体Ｍの表面の傾斜の情報を表現しているためである。しかし、格子線の配置ピッチや、格子占有領域の面積は、原画像となる三次元構造体Ｍの表面の傾斜の情報とは無関係であるため、任意に設定することが可能である。図６に示す画素パターンのバリエーションで述べたとおり、格子線の配置ピッチを変えることにより、色の表現が可能になり、図８に示す画素パターンのバリエーションで述べたとおり、画素の全領域に対する格子占有領域Ｖを変えることにより、階調表現（観察時の輝度の変化）が可能になる。   However, as described in §2, there are various variations in the pixel pattern assigned to each pixel on the recording surface Sxy. By using these variations, the method of the present invention can be applied to a gradation image / color image. It is possible to make it correspond. In the method according to the present invention, the arrangement angle of the lattice lines in the pixel pattern is defined as the azimuth angle θ, and this cannot be arbitrarily set. This is because, in the case of the present invention, the information on the inclination of the surface of the three-dimensional structure M serving as the original image is expressed by the grid line arrangement angle. However, the arrangement pitch of the grid lines and the area of the grid occupying region are not related to the information on the inclination of the surface of the three-dimensional structure M serving as the original image, and can be arbitrarily set. As described in the variation of the pixel pattern shown in FIG. 6, it is possible to express colors by changing the arrangement pitch of the lattice lines. As described in the variation of the pixel pattern shown in FIG. By changing the occupied area V, gradation expression (change in luminance during observation) becomes possible.

そこで、ステップＳ１の条件設定段階で、原画像となる三次元構造体Ｍとして、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定するようにし、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにすれば、本発明に係る手法を階調画像に適用させることが可能になる。たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素に割り付けられる画素パターンは、標本点Ｑのもつ階調値に応じた面積をもった格子占有領域内に、方位角θ＝ξ／２の向きに格子線を配置した画素パターンということになる。   Therefore, in the condition setting stage in step S1, a gray scale three-dimensional image having tone information added to the surface is set as the three-dimensional structure M that is the original image, and in the pixel pattern allocation stage in step S6, the sample is set. According to the present invention, the gradation information of the point Q is expressed by the area of the lattice occupation area on the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. The technique can be applied to the gradation image. For example, in the example shown in FIG. 25, the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P (x, y, 0) is within the lattice occupation region having an area corresponding to the gradation value of the sample point Q. This means a pixel pattern in which grid lines are arranged in the direction of the azimuth angle θ = ξ / 2.

同様に、ステップＳ１の条件設定段階で、原画像となる三次元構造体Ｍとして、表面に色情報が付与されたカラー立体画像を設定するようにし、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ色情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子線の配置ピッチによって表現されるようにすれば、本発明に係る手法をカラー画像に適用させることが可能になる。たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素に割り付けられる画素パターンは、標本点Ｑのもつ色情報に応じた配置ピッチで、方位角θ＝ξ／２の向きに格子線を配置した画素パターンということになる。   Similarly, in the condition setting stage in step S1, a color stereoscopic image having color information added to the surface is set as the three-dimensional structure M that is the original image, and in the pixel pattern allocation stage in step S6, the sample points are set. If the color information of Q is expressed by the arrangement pitch of the grid lines on the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q, the method according to the present invention is performed. It can be applied to a color image. For example, in the example shown in FIG. 25, the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P (x, y, 0) is an arrangement pitch corresponding to the color information of the sample point Q, and the azimuth angle θ = ξ / This is a pixel pattern in which grid lines are arranged in two directions.

もっとも、§３で述べたように、カラー画像における色表現は、通常、Ｒ，Ｇ，Ｂなどの複数の色成分によってなされる。この場合、Ｒなる色成分についてはピッチ１．２μｍの画素パターンにより表現することができ、Ｇなる色成分についてはピッチ１．０μｍの画素パターンにより表現することができ、Ｂなる色成分についてはピッチ０．８μｍの画素パターンにより表現することができる。しかしながら、１つの画素パターン内には、回折格子を構成する必要上、同一ピッチで格子線を配置せざるを得ないので、１つの画素パターンでは１つの色表現しか行うことができない。§４では、これに対する対処法として２通りの方法を説明した。本発明に係る手法においても、この２通りの方法が有効である。   However, as described in §3, color expression in a color image is usually performed by a plurality of color components such as R, G, and B. In this case, the R color component can be represented by a pixel pattern having a pitch of 1.2 μm, the G color component can be represented by a pixel pattern having a pitch of 1.0 μm, and the B color component can be represented by a pitch. It can be expressed by a pixel pattern of 0.8 μm. However, since it is necessary to form a diffraction grating in one pixel pattern, it is necessary to arrange the grating lines at the same pitch, so only one color expression can be performed with one pixel pattern. In §4, two methods were described as countermeasures against this. Also in the method according to the present invention, these two methods are effective.

第１の方法は、図１３に示すように、記録面上に定義された個々の画素について、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのうちのいずれか１つの色成分のみを担当させ、担当外の色成分についての情報を間引きする方法である。この第１の方法を採る場合には、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、記録面Ｓｘｙ上の個々の画素に、原画像Ｍがもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、個々の画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた格子線配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けるようにすればよい。もちろん、このときの画素パターンの格子線の配置方向は、ステップＳ５で定義された方位角θが示す方向になる。   In the first method, as shown in FIG. 13, only one color component of the three primary colors R, G, and B is assigned to each pixel defined on the recording surface, and the color component outside the charge is assigned. It is a method of thinning out information about. In the case of adopting the first method, each pixel on the recording surface Sxy is responsible for only one of a plurality of color components of the original image M at the pixel pattern allocation stage of step S6. The diffraction grating having the “grid line arrangement pitch according to the color component in charge” has the “area according to the density value of the color component in charge” regarding the color information given to the sample point Q to each pixel. A pixel pattern formed in the grid occupation area may be assigned. Of course, the arrangement direction of the lattice lines of the pixel pattern at this time is the direction indicated by the azimuth angle θ defined in step S5.

たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素に割り付けられる画素パターンは、標本点Ｑのもつ三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの当該画素が担当する色成分の濃度値に応じた面積をもつ格子占有領域内に、担当する色成分に応じた配置ピッチで、方位角θ＝ξ／２の向きに格子線を配置した画素パターンということになる。   For example, in the example shown in FIG. 25, the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P (x, y, 0) is the color assigned to the pixel of the three primary colors R, G, B of the sample point Q. This is a pixel pattern in which grid lines are arranged in the direction of azimuth angle θ = ξ / 2 in a grid occupation area having an area corresponding to the density value of the component, with an arrangement pitch corresponding to the color component in charge.

一方、第２の方法は、図１７に示すように、記録面上に定義された個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素にそれぞれ異なる画素パターンを割り付ける方法である。この第１の方法を採る場合には、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、記録面Ｓｘｙ上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、原画像Ｍがもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、個々の副画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けるようにすればよい。もちろん、このときの画素パターンの格子線の配置方向は、ステップＳ５で定義された方位角θが示す方向になる。   On the other hand, as shown in FIG. 17, the second method is a method of dividing individual pixels defined on the recording surface into a plurality of sub-pixels and assigning different pixel patterns to the individual sub-pixels. When this first method is adopted, each pixel on the recording surface Sxy is divided into a plurality of sub-pixels at the pixel pattern allocation stage in step S6, and each sub-pixel has a plurality of sub-pixels. Only one of the color components is in charge, and the diffraction grating having the “arrangement pitch corresponding to the color component in charge” is assigned to each subpixel with respect to the color information assigned to the sample point Q. The pixel pattern formed in the lattice occupying region having the “area corresponding to the density value of the color component to be performed” may be allocated. Of course, the arrangement direction of the lattice lines of the pixel pattern at this time is the direction indicated by the azimuth angle θ defined in step S5.

たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素は、合計９個の副画素に分割される。ここで、この９個の副画素のうちの３つは色成分Ｒを担当し、他の３つは色成分Ｇを担当し、残りの３つは色成分Ｂを担当することになる。たとえば、色成分Ｒを担当することになった副画素に割り付けられる画素パターンは、標本点Ｑのもつ三原色Ｒ，Ｇ，Ｂのうちの担当する色成分Ｒの濃度値に応じた面積をもつ格子占有領域内に、担当する色成分Ｒに応じた配置ピッチで、方位角θ＝ξ／２の向きに格子線を配置した画素パターンということになる。   For example, in the example shown in FIG. 25, the pixel located at the reference point P (x, y, 0) is divided into a total of nine sub-pixels. Here, three of the nine sub-pixels are responsible for the color component R, the other three are responsible for the color component G, and the remaining three are responsible for the color component B. For example, the pixel pattern assigned to the sub-pixel that is in charge of the color component R is a lattice having an area corresponding to the density value of the color component R in charge of the three primary colors R, G, and B of the sample point Q. This is a pixel pattern in which grid lines are arranged in the direction of the azimuth angle θ = ξ / 2 at an arrangement pitch corresponding to the color component R in charge within the occupied area.

（４）白色再生画像が得られる媒体への適用
商業的に利用される回折格子記録媒体では、意匠的な見地から、白色の再生画像が得られる記録媒体の需要も少なくない。本発明は、このような白色再生画像が得られる回折格子記録媒体を作成する場合にも適用可能である。 (4) Application to a medium from which a white reproduced image can be obtained Commercially used diffraction grating recording media are not limited to a demand for a recording medium from which a white reproduced image can be obtained from a design standpoint. The present invention can also be applied to the case where a diffraction grating recording medium capable of obtaining such a white reproduction image is produced.

§２で述べたとおり、図７に示すような照明環境において、φ＝３０°となるような観察方向から観察する場合、１次回折光についてのブラッグの式は、
ｐ・（１／２） ＝ λ
となる。ここで、ｐは回折格子のピッチ、λは回折角φの方向に得られる回折光の波長である。日常生活では、ほぼ白色に近い照明環境で回折格子記録媒体の観察が行われるのが一般的なので、図７において、上方から照射されている照明光が白色光であると考えれば、格子線ピッチｐ＝１．２μｍの回折格子の場合、λ＝０．６μｍ（赤色領域）の光が観察され、格子線ピッチｐ＝１．０μｍの回折格子の場合、λ＝０．５μｍ（緑色領域）の光が観察され、格子線ピッチｐ＝０．８μｍの回折格子の場合、λ＝０．４μｍ（青色領域）の光が観察されることになる点は、これまでも述べたとおりである。 As described in §2, in the illumination environment as shown in FIG. 7, when observing from an observation direction where φ = 30 °, the Bragg equation for the first-order diffracted light is
p · (1/2) = λ
It becomes. Here, p is the pitch of the diffraction grating, and λ is the wavelength of the diffracted light obtained in the direction of the diffraction angle φ. In daily life, it is common to observe the diffraction grating recording medium in an illumination environment that is almost white, so in FIG. 7, assuming that the illumination light emitted from above is white light, the grating line pitch In the case of a diffraction grating with p = 1.2 μm, light of λ = 0.6 μm (red region) is observed, and in the case of a diffraction grating with a grating line pitch p = 1.0 μm, λ = 0.5 μm (green region). As described above, light is observed and light of λ = 0.4 μm (blue region) is observed in the case of a diffraction grating having a grating line pitch p = 0.8 μm.

人間の眼は、赤色・緑色・青色の三原色の光を混合して観察したときに、これを白色として認識する性質をもっているので、上記３通りの格子線ピッチをもった回折格子を有する３通りの画素パターンを配置した記録媒体を作成し、これを図７に示す観察条件下（φ＝３０°）で観察すれば、白色再生画像が得られることになる。実用上は、観察条件が若干異なっていたとしても、全体的に白っぽい再生画像が得られる。そこで、１つの画素を複数の副画素に分割し、この複数の副画素に、それぞれ３通りの画素パターンを配置するようにすれば、白色再生画像が得られる媒体を作成することができる。   Since the human eye has the property of recognizing this as white when observing mixed light of the three primary colors of red, green, and blue, the three types of diffraction gratings having the above three lattice line pitches are used. When a recording medium having the pixel pattern is prepared and observed under the observation conditions (φ = 30 °) shown in FIG. 7, a white reproduced image can be obtained. In practice, even if the viewing conditions are slightly different, a reproduced image that is whitish overall is obtained. Therefore, if one pixel is divided into a plurality of sub-pixels and three pixel patterns are arranged for each of the plurality of sub-pixels, a medium capable of obtaining a white reproduced image can be created.

たとえば、図２４に示す例の場合、ＸＹ平面上に定義された１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）に割り付けられる画素パターンの回折格子は、格子線の向きが方位角θ（基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）について定義された方位角）と定められるが、格子線ピッチは任意に設定することができる。   For example, in the case of the example shown in FIG. 24, the diffraction grating of the pixel pattern assigned to one pixel A (i, j) defined on the XY plane has an orientation angle θ (reference point P (x , Y, 0) is defined as the azimuth angle defined for), but the grid line pitch can be arbitrarily set.

そこで、この１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）を図２８(a) に示すように、３行３列のマトリックス状に配置された合計９個の副画素に分割する。そして、このマトリックスにおける第１行第１列目、第２行第２列目、第３行第３列目の副画素を第１のグループに所属する副画素Ｒ（ｉ，ｊ）とし、第１行第２列目、第２行第３列目、第３行第１列目の副画素を第２のグループに所属する副画素Ｇ（ｉ，ｊ）とし、第１行第３列目、第２行第１列目、第３行第２列目の副画素を第３のグループに所属する副画素Ｂ（ｉ，ｊ）とする。ここで、第１のグループに所属する副画素Ｒ（ｉ，ｊ）内には、赤色領域の光が再生されるように、格子線ピッチｐ＝１．２μｍの回折格子を有する画素パターンを割り付け、第２のグループに所属する副画素Ｇ（ｉ，ｊ）内には、緑色領域の光が再生されるように、格子線ピッチｐ＝１．０μｍの回折格子を有する画素パターンを割り付け、第３のグループに所属する副画素Ｂ（ｉ，ｊ）内には、青色領域の光が再生されるように、格子線ピッチｐ＝０．８μｍの回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにすれば、９個の各副画素には、図２８(b) に示すような画素パターンの割り付けが行われることになる。   Therefore, this one pixel A (i, j) is divided into a total of nine subpixels arranged in a matrix of 3 rows and 3 columns, as shown in FIG. The subpixels in the first row, first column, second row, second column, and third row, third column in this matrix are subpixels R (i, j) belonging to the first group, and The sub-pixel G (i, j) belonging to the second group is set as the sub-pixel G (i, j) belonging to the second group in the first row, second column, the second row, third column, and the third row, first column. The subpixels in the second row, first column, and third row, second column are subpixels B (i, j) belonging to the third group. Here, in the sub-pixel R (i, j) belonging to the first group, a pixel pattern having a diffraction grating with a grating line pitch p = 1.2 μm is allocated so that light in the red region is reproduced. In the sub-pixel G (i, j) belonging to the second group, a pixel pattern having a diffraction grating with a grating line pitch p = 1.0 μm is allocated so that light in the green region is reproduced, In the sub-pixel B (i, j) belonging to the group 3, a pixel pattern having a diffraction grating with a grating line pitch p = 0.8 μm is allocated so that light in the blue region is reproduced. Each of the nine sub-pixels is assigned a pixel pattern as shown in FIG.

この図２８(b) に示す９個の副画素は、全体として、図２４に示す１画素Ａ（ｉ，ｊ）を構成するものであり、各副画素内に形成されている回折格子の格子線の向きは、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）について定義された方位角θとなっている。ただ、格子線ピッチが、所定の照明環境下において所定の観察方向に対して、三原色Ｒ，Ｇ，Ｂの再生光を生じさせるピッチとなっているため、この画素Ａ（ｉ，ｊ）は全体として白色の画素として観察されることになる。なお、各グループに所属する副画素の配置は、必ずしも図２８(a) に示すとおりの配置にする必要はないが、人間の眼で観察したときに、１つの画素が全体的に白色の画素として観察できるようにするためには、各グループの副画素が、できるだけバラバラに離散的に配置されるように考慮するのが好ましい。   The nine sub-pixels shown in FIG. 28 (b) constitute one pixel A (i, j) shown in FIG. 24 as a whole, and a grating of diffraction gratings formed in each sub-pixel. The direction of the line is the azimuth angle θ defined for the reference point P (x, y, 0). However, since the grid line pitch is a pitch that generates reproduction lights of the three primary colors R, G, and B in a predetermined observation direction under a predetermined illumination environment, this pixel A (i, j) As a white pixel. The arrangement of the sub-pixels belonging to each group is not necessarily the arrangement shown in FIG. 28 (a), but when viewed with the human eye, one pixel is a white pixel as a whole. It is preferable to consider that the subpixels of each group are arranged as discretely as possible.

結局、一般論として説明すれば、本発明を白色再生画像が得られる媒体へ適用するためには、まず、回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察する標準的な観察環境（たとえば、図７において、φ＝３０°とする観察環境）を設定し、このような標準的な観察環境において、赤色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定める。上述の具体例の場合は、第１の格子線ピッチが１．２μｍ、第２の格子線ピッチが１．０μｍ、第３の格子線ピッチが０．８μｍに設定されている。   After all, in general terms, in order to apply the present invention to a medium from which a white reproduction image can be obtained, first, white reproduction illumination light is irradiated to the diffraction grating recording medium from a predetermined direction. A standard observation environment for observation from a predetermined observation direction (for example, an observation environment in which φ = 30 ° in FIG. 7) is set, and in such a standard observation environment, the first-order diffracted light in the red region is transmitted as described above. A first grating line pitch generated in the observation direction, a second grating line pitch generated in the observation direction in the first-order diffracted light in the green region, and a third grating generated in the observation direction in the first-order diffracted light in the blue region. The grid line pitch is determined. In the case of the specific example described above, the first grid line pitch is set to 1.2 μm, the second grid line pitch is set to 1.0 μm, and the third grid line pitch is set to 0.8 μm.

一方、画素パターン割付段階では、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素をそれぞれ３つのグループに分け、第１のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第１の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第２のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第２の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第３のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第３の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにすればよい。   On the other hand, in the pixel pattern assignment stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of sub-pixels, and the sub-pixels constituting each pixel are divided into three groups, and sub-pixels belonging to the first group are assigned. Assigns a pixel pattern having a diffraction grating in which grating lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the first grating line pitch, and subpixels belonging to the second group Is assigned a pixel pattern having a diffraction grating in which grating lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the second grating line pitch, and a sub-pattern belonging to the third group is assigned. A pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the third lattice line pitch may be assigned to the pixel.

もちろん、本発明は、階調をもった白色再生画像が得られる媒体へも適用可能である。この場合は、条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定し、画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素を構成する各副画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにすればよい。   Of course, the present invention can also be applied to a medium from which a white reproduction image having gradation can be obtained. In this case, in the condition setting stage, a gradation stereoscopic image having gradation information added to the surface is set as a three-dimensional structure as an original image, and gradation information of the sample point Q is set in the pixel pattern assignment stage. May be expressed by the area of the lattice occupying area on the pixel pattern assigned to each sub-pixel constituting the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q.

たとえば、ある１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）についての標本点Ｑのもつ階調値が１００％の場合は、図２８(b) に示すような画素パターンの割り付けを行えばよいが、階調値が７０％の場合は、図２９(a) に示すような画素パターンの割り付けを行い、階調値が５０％の場合は、図２９(b) に示すような画素パターンの割り付けを行えばよい。図２９(a) の場合、いずれの副画素にも、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線（そのピッチは前述した３通り）が配置されているが、画素パターン上の格子占有領域の面積は、副画素の全面積の７０％となっている。同様に、図２９(b) の場合、画素パターン上の格子占有領域の面積は、副画素の全面積の５０％となっている。   For example, when the gradation value of the sample point Q for one pixel A (i, j) is 100%, the pixel pattern may be assigned as shown in FIG. When the value is 70%, the pixel pattern is assigned as shown in FIG. 29 (a), and when the gradation value is 50%, the pixel pattern is assigned as shown in FIG. 29 (b). Good. In the case of FIG. 29 (a), each sub-pixel is provided with a grid line (the pitch is the above-described three patterns) oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel. The area of the upper lattice occupied area is 70% of the total area of the subpixels. Similarly, in the case of FIG. 29 (b), the area of the lattice occupation area on the pixel pattern is 50% of the total area of the sub-pixels.

この場合、１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）を構成する合計９個の副画素についての格子占有領域の面積は等しいため、当該１つの画素Ａ（ｉ，ｊ）全体は白色の画素として観察されることになる。しかしながら、隣接画素Ａ（ｉ，ｊ＋１）を構成する合計９個の副画素についての格子占有領域の面積は、画素Ａ（ｉ，ｊ）を構成する合計９個の副画素についての格子占有領域の面積とは異なるため、隣接する画素間に濃淡の差が観察されることになり、再生画像全体としては、階調をもった白色再生画像が観察される。   In this case, since the area of the lattice occupying region is the same for a total of nine sub-pixels constituting one pixel A (i, j), the entire one pixel A (i, j) is observed as a white pixel. Will be. However, the area of the lattice occupancy area for a total of nine subpixels constituting the adjacent pixel A (i, j + 1) is equal to the area of the lattice occupancy area for a total of nine subpixels constituting the pixel A (i, j). Since it is different from the area, a difference in shading is observed between adjacent pixels, and a white reproduction image having gradation is observed as the whole reproduction image.

なお、１つの画素を構成する副画素の配列は、必ずしも３行３列のマトリックスにする必要はない。たとえば、６行６列のマトリックスでもかまわない。また、１つの画素を構成する副画素の数は、必ずしも３の倍数にする必要はない。たとえば、５行５列の副画素マトリックスを定義すると、１つの画素が２５個の副画素に分割されることになる。この場合、８個の副画素を第１のグループ、８個の副画素を第２のグループ、９個の副画素を第３のグループに所属させれば、三原色を構成する各色の表示面積は正確には等しくならないが、実用上は、大きな支障は生じない。   Note that the arrangement of subpixels constituting one pixel is not necessarily a matrix of 3 rows and 3 columns. For example, a 6 × 6 matrix may be used. Further, the number of sub-pixels constituting one pixel is not necessarily a multiple of 3. For example, if a 5 × 5 subpixel matrix is defined, one pixel is divided into 25 subpixels. In this case, if eight subpixels belong to the first group, eight subpixels belong to the second group, and nine subpixels belong to the third group, the display area of each color constituting the three primary colors is Although it is not exactly the same, there is no major problem in practical use.

以上、図７に示すような特定の観察条件、すなわち、回折格子記録媒体１００の記録面に立てた法線方向から白色の再生用照明光を照射し、回折角φ＝３０°となるような観察方向から１次回折光を観察することを前提として、白色再生画像が得られるような設計方法を述べた。しかしながら、実用上は、このような特定の観察条件での観察が必ず行われるわけではなく、どのような条件で観察されるかは、観察時の照明環境や観察者の観察態様に依存して定まる事項である。もちろん、この特定の観察条件から多少外れた状態で観察を行ったとしても、ある程度、白っぽい再生像が得られるので、実用上は大きな問題にはならない。ただ、白色再生画像が得られる観察条件をより緩やかにするためには、予め複数ｍ通りの観察条件を設定しておき、このｍ通りの観察条件のいずれで観察した場合にも、理想的な白色再生画像が得られるような設計をするのが好ましい。   As described above, the white reproduction illumination light is irradiated from the specific observation condition as shown in FIG. 7, that is, the normal direction set on the recording surface of the diffraction grating recording medium 100, and the diffraction angle φ = 30 °. A design method has been described so that a white reproduction image can be obtained on the premise that the first-order diffracted light is observed from the observation direction. However, in practice, observation under such specific observation conditions is not always performed, and the conditions under which observation is performed depend on the illumination environment at the time of observation and the observation mode of the observer. It is a fixed matter. Of course, even if observation is performed in a state slightly deviating from this specific observation condition, a somewhat whitish reproduction image can be obtained, so that there is no practical problem. However, in order to make the observation conditions for obtaining a white reproduction image more gentle, a plurality of m observation conditions are set in advance, which is ideal for any of the m observation conditions. It is preferable to design so that a white reproduction image can be obtained.

たとえば、図７に示すように、回折格子記録媒体１００の記録面に立てた法線方向から白色の再生用照明光を照射し、１次回折光の回折角φ＝３０°となる観察方向から観察する場合を第１の観察条件とし、同じく法線方向から白色の再生用照明光を照射し、１次回折光の回折角φ＝１５°となる観察方向から観察する場合を第２の観察条件として、２通りの観察条件を設定した場合を考えてみる。   For example, as shown in FIG. 7, the illumination light for white reproduction is irradiated from the normal direction set up on the recording surface of the diffraction grating recording medium 100 and observed from the observation direction where the diffraction angle φ of the first-order diffracted light is 30 °. The first observation condition is the same as the first observation condition, and the second observation condition is the same when irradiating white reproduction illumination light from the normal direction and observing from the observation direction where the diffraction angle φ of the first-order diffracted light is 15 °. Consider the case where two observation conditions are set.

§２で述べたとおり、１次回折光についての回折格子ピッチｐと波長λとの間には、
ｐ・ｓｉｎφ ＝ λ
なる関係式が成り立つので、φ＝３０°（第１の観察条件）の場合、ｓｉｎφ＝０．５を代入して、
ｐ・（０．５） ＝ λ
なる関係が得られる。したがって、上述したとおり、第１の格子線ピッチを１．２μｍ、第２の格子線ピッチを１．０μｍ、第３の格子線ピッチを０．８μｍに設定した場合、第１の観察条件における観察方向には、それぞれ波長λ＝０．６μｍ（赤色領域）、波長λ＝０．５μｍ（緑色領域）、波長λ＝０．４μｍ（青色領域）の１次回折光が得られることになり、白色再生画像が得られることになる。 As described in §2, between the diffraction grating pitch p and the wavelength λ for the first-order diffracted light,
p · sinφ = λ
Since φ = 30 ° (first observation condition), substituting sin φ = 0.5,
p · (0.5) = λ
The following relationship is obtained. Therefore, as described above, when the first grid line pitch is set to 1.2 μm, the second grid line pitch is set to 1.0 μm, and the third grid line pitch is set to 0.8 μm, the observation under the first observation condition is performed. In the direction, the first-order diffracted light of wavelength λ = 0.6 μm (red region), wavelength λ = 0.5 μm (green region), and wavelength λ = 0.4 μm (blue region) will be obtained, respectively. An image will be obtained.

一方、φ＝１５°（第２の観察条件）の場合、ｓｉｎφ＝０．２６を代入して、
ｐ・（０．２６） ＝ λ
なる関係が得られる。したがって、たとえば、第１の格子線ピッチを２．３０μｍ、第２の格子線ピッチを１．９２μｍ、第３の格子線ピッチを１．５４μｍに設定した場合、第２の観察条件における観察方向には、それぞれ波長λ＝０．６μｍ（赤色領域）、波長λ＝０．５μｍ（緑色領域）、波長λ＝０．４μｍ（青色領域）の１次回折光が得られることになり、やはり白色再生画像が得られることになる。 On the other hand, when φ = 15 ° (second observation condition), substituting sinφ = 0.26,
p · (0.26) = λ
The following relationship is obtained. Therefore, for example, when the first grid line pitch is set to 2.30 μm, the second grid line pitch is set to 1.92 μm, and the third grid line pitch is set to 1.54 μm, the observation direction in the second observation condition is Produces first-order diffracted light of wavelength λ = 0.6 μm (red region), wavelength λ = 0.5 μm (green region), and wavelength λ = 0.4 μm (blue region). Will be obtained.

そこで、１つの画素を６個の副画素に分割し、３個の副画素には、第１の観察条件（φ＝３０°）を前提としたときに赤色、緑色、青色領域の１次回折光が得られるように、それぞれ１．２μｍ、１．０μｍ、０．８μｍの格子線ピッチをもった回折格子を割り付け、残りの３個の副画素には、第２の観察条件（φ＝１５°）を前提としたときに赤色、緑色、青色領域の１次回折光が得られるように、それぞれ２．３０μｍ、１．９２μｍ、１．５４μｍの格子線ピッチをもった回折格子を割り付けるようにすると、第１の観察条件においても、第２の観察条件においても、赤色、緑色、青色領域の１次回折光が得られるようになる。   Therefore, one pixel is divided into six subpixels, and the three subpixels have first-order diffracted light in the red, green, and blue regions assuming the first observation condition (φ = 30 °). Are assigned diffraction gratings having grating line pitches of 1.2 μm, 1.0 μm, and 0.8 μm, respectively, and the remaining three sub-pixels have the second observation condition (φ = 15 °). ), The diffraction gratings having the grating line pitches of 2.30 μm, 1.92 μm, and 1.54 μm are allocated so that the first-order diffracted light in the red, green, and blue regions can be obtained. Under the first observation condition and the second observation condition, first-order diffracted light in the red, green, and blue regions can be obtained.

具体的には、第１の観察条件の場合、６個の副画素から観察方向へ向かう回折光の波長は、それぞれ１．１５μｍ，０．９６μｍ，０．７７μｍ，０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍとなる。ここで、１．１５μｍ，０．９６μｍ，０．７７μｍは赤外領域の光であり、人間の眼には見えないので、結局、０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍによって白色再生画像が形成されることになる。一方、第２の観察条件の場合、６個の副画素から観察方向へ向かう回折光の波長は、それぞれ０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍ，０．３１μｍ，０．２６μｍ，０．２１μｍとなる。ここで、０．３１μｍ，０．２６μｍ，０．２１μｍは紫外領域の光であり、人間の眼には見えないので、結局、０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍによって白色再生画像が形成されることになる。   Specifically, in the case of the first observation condition, the wavelengths of diffracted light traveling from the six subpixels in the observation direction are 1.15 μm, 0.96 μm, 0.77 μm, 0.6 μm, 0.5 μm, and 0.4 μm. Here, 1.15 μm, 0.96 μm, and 0.77 μm are light in the infrared region and are invisible to the human eye, so that a white reproduced image is eventually obtained by 0.6 μm, 0.5 μm, and 0.4 μm. Will be formed. On the other hand, in the case of the second observation condition, the wavelengths of diffracted light from the six subpixels in the observation direction are 0.6 μm, 0.5 μm, 0.4 μm, 0.31 μm, 0.26 μm, and 0.21 μm, respectively. It becomes. Here, 0.31 μm, 0.26 μm, and 0.21 μm are light in the ultraviolet region and cannot be seen by human eyes, so that a white reproduction image is formed by 0.6 μm, 0.5 μm, and 0.4 μm after all. Will be.

このように、個々の画素を構成する副画素を少なくとも３つのグループに分け、第１のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第１の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第２のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第２の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第３のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を第３の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにすれば、複数ｍ通りの観察条件を設定した場合であっても、個々の観察条件ごとに、３通りの格子線ピッチをもった副画素からの白色再生画像が得られることになる。   In this way, the sub-pixels constituting each pixel are divided into at least three groups, and lattice lines oriented in the direction forming the azimuth angle θ defined for the pixels are applied to the sub-pixels belonging to the first group. A pixel pattern having a diffraction grating arranged at a first grating line pitch is assigned, and a grating line facing a direction forming an azimuth angle θ defined for the pixel is assigned to a sub-pixel belonging to the second group. A pixel pattern having a diffraction grating arranged at the second grating line pitch is allocated, and a grating line oriented in a direction forming an azimuth angle θ defined for the pixel is assigned to a sub-pixel belonging to the third group. If a pixel pattern having a diffraction grating arranged at the third grating line pitch is assigned, even if a plurality of m viewing conditions are set, there are three cases for each viewing condition. So that the white reproduced image from the sub-pixel having a linear pitch obtained.

もちろん、観察条件は２通りに限定されるものではなく、３通り以上の観察条件を設定することも可能である。一般論としては、回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察するという観察条件を複数ｍ通り設定した場合は、この複数ｍ通りの観察条件のそれぞれについて、赤色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義すればよい。そして、画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素に、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を、定義したいずれかの格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、複数ｍ通りの観察条件のいずれの条件で観察した場合にも、赤色領域の１次回折光、緑色領域の１次回折光、青色領域の１次回折光が観察方向に生じるようにすればよい。   Of course, the observation conditions are not limited to two, and three or more observation conditions can be set. As a general theory, when a plurality of m observation conditions are set such that white reproduction illumination light is irradiated on the diffraction grating recording medium from a predetermined direction and observed from a predetermined observation direction, the plurality of m are set. For each of the observation conditions, a first grating line pitch that generates the first-order diffracted light in the red region in the observation direction, a second grating line pitch that generates the first-order diffracted light in the green region in the observation direction, and a blue region What is necessary is just to define the 3rd grating | lattice line pitch which produces 1st-order diffracted light to an observation direction. Then, in the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of sub-pixels, and the sub-pixels constituting each pixel are directed to a direction that forms an azimuth angle θ defined for the pixel. When a pixel pattern having a diffraction grating in which lines are arranged at any defined grid line pitch is assigned and observed under any of a plurality of m observation conditions, the first-order diffracted light in the red region, green The first order diffracted light in the region and the first order diffracted light in the blue region may be generated in the observation direction.

なお、複数ｍ通りの観察条件ごとに定義した格子線ピッチは、一部が重複していてもかまわない。たとえば、第１の観察条件としてφ＝３０°を設定し、第２の観察条件としてφ＝２３．５°を設定した場合を考えてみよう。この場合、第１の観察条件では、ｓｉｎ３０°＝０．５から、
ｐ・（０．５） ＝ λ
なる関係式が成り立ち、第２の観察条件では、ｓｉｎ２３．５°＝０．４から、
ｐ・（０．４） ＝ λ
なる関係式が成り立つ。したがって、第１の観察条件を前提としたときの３通りの格子線ピッチとして、１．２μｍ、１．０μｍ、０．８μｍを定義すれば、それぞれ波長λ＝０．６μｍ（赤色領域）、波長λ＝０．５μｍ（緑色領域）、波長λ＝０．４μｍ（青色領域）の１次回折光が得られ、白色再生画像が得られる。一方、第２の観察条件を前提としたときの３通りの格子線ピッチとして、１．４μｍ、１．２μｍ、１．０μｍを定義すれば、それぞれ波長λ＝０．５６μｍ（赤色領域）、波長λ＝０．４８μｍ（緑色領域）、波長λ＝０．４μｍ（青色領域）の１次回折光が得られ、白色再生画像が得られる。 Note that the lattice line pitch defined for each of a plurality of m observation conditions may partially overlap. For example, let us consider a case where φ = 30 ° is set as the first observation condition and φ = 23.5 ° is set as the second observation condition. In this case, in the first observation condition, from sin 30 ° = 0.5,
p · (0.5) = λ
In the second observation condition, since sin 23.5 ° = 0.4,
p · (0.4) = λ
The following relational expression holds. Therefore, if 1.2 μm, 1.0 μm, and 0.8 μm are defined as the three lattice line pitches on the premise of the first observation condition, the wavelength λ = 0.6 μm (red region) and the wavelength, respectively. First-order diffracted light with λ = 0.5 μm (green region) and wavelength λ = 0.4 μm (blue region) is obtained, and a white reproduced image is obtained. On the other hand, if 1.4 μm, 1.2 μm, and 1.0 μm are defined as the three lattice line pitches on the premise of the second observation condition, the wavelength λ = 0.56 μm (red region) and the wavelength, respectively. First-order diffracted light with λ = 0.48 μm (green region) and wavelength λ = 0.4 μm (blue region) is obtained, and a white reproduced image is obtained.

このような設定を行った場合、副画素に割り付けるべき回折格子の格子ピッチは６通りではなく、１．４μｍ、１．２μｍ、１．０μｍ、０．８μｍの４通りで足りる。すなわち、第１の観察条件において白色再生画像の生成に寄与するピッチは、１．２μｍ、１．０μｍ、０．８μｍの３通り、第２の観察条件において白色再生画像の生成に寄与するピッチは、１．４μｍ、１．２μｍ、１．０μｍの３通りとなり、一部が重複した形になるので（１．２μｍと１．０μｍが重複している）、４通りのピッチで十分なのである。したがって、１つの画素を構成する副画素数は４で足りることになり、１画素を４分割して副画素を定義すればよい。   When such setting is performed, the grating pitches of the diffraction gratings to be assigned to the sub-pixels are not limited to six, but four patterns of 1.4 μm, 1.2 μm, 1.0 μm, and 0.8 μm are sufficient. That is, there are three pitches that contribute to the generation of the white reproduction image under the first observation condition: 1.2 μm, 1.0 μm, and 0.8 μm, and the pitch that contributes to the generation of the white reproduction image under the second observation condition is , 1.4 μm, 1.2 μm, and 1.0 μm, which are partially overlapped (1.2 μm and 1.0 μm overlap), and four pitches are sufficient. Accordingly, the number of subpixels constituting one pixel is sufficient, and one pixel may be divided into four to define subpixels.

第１の観察条件で観察した場合、４個の副画素から観察方向へ向かう回折光の波長は、それぞれ０．７μｍ，０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍとなる。ここで、０．７μｍは赤外領域の光であり、人間の眼には見えないので、結局、０．６μｍ，０．５μｍ，０．４μｍによって白色再生画像が形成されることになる。一方、第２の観察条件で観察した場合、４個の副画素から観察方向へ向かう回折光の波長は、それぞれ０．５６μｍ，０．４８μｍ，０．４μｍ，０．３２μｍとなる。ここで、０．３２μｍは紫外領域の光であり、人間の眼には見えないので、結局、０．５６μｍ，０．４８μｍ，０．４μｍによって白色再生画像が形成されることになる。   When observed under the first observation condition, the wavelengths of diffracted light traveling from the four subpixels in the observation direction are 0.7 μm, 0.6 μm, 0.5 μm, and 0.4 μm, respectively. Here, 0.7 μm is light in the infrared region and cannot be seen by human eyes, so that a white reproduction image is formed by 0.6 μm, 0.5 μm, and 0.4 μm. On the other hand, when observed under the second observation condition, the wavelengths of the diffracted light traveling from the four sub-pixels toward the observation direction are 0.56 μm, 0.48 μm, 0.4 μm, and 0.32 μm, respectively. Here, since 0.32 μm is light in the ultraviolet region and cannot be seen by human eyes, a white reproduction image is formed by 0.56 μm, 0.48 μm, and 0.4 μm.

このように、複数ｍ通りの観察条件を設定し、そのそれぞれについて、赤色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義する際には、第ｉ番目（１≦ｉ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、に関して、その一部分について同一の格子線ピッチを重複して定義することができる。   In this way, a plurality of m observation conditions are set, and for each of them, the first grating line pitch that generates the first-order diffracted light in the red region in the observation direction and the first-order diffracted light in the green region are generated in the observation direction. When defining the second grating line pitch and the third grating line pitch for generating the first-order diffracted light in the blue region in the observation direction, the i-th (1 ≦ i ≦ m) observation condition is defined. With respect to the three grid line pitches defined and the three grid line pitches defined for the jth (1 ≦ j ≦ m) observation condition, the same grid line pitch is defined in duplicate for a part thereof. can do.

（５）二次元画像のマッピング
ここでは、原画像となる三次元構造体Ｍの表面に、別途用意した二次元画像をマッピングする変形例を述べる。たとえば、図３０に示すような三次元構造体の表面に、「Ａ」なるロゴ文字からなる二次元画像をマッピングする場合を考えてみよう。このように、三次元構造体の表面に、ロゴなどの二次元画像をマッピングする手法は、三次元ＣＧの分野でよく利用されている。 (5) Mapping of two-dimensional image Here, a modified example in which a separately prepared two-dimensional image is mapped onto the surface of the three-dimensional structure M serving as an original image will be described. For example, let us consider a case where a two-dimensional image composed of a logo character “A” is mapped onto the surface of a three-dimensional structure as shown in FIG. Thus, the technique of mapping a two-dimensional image such as a logo on the surface of a three-dimensional structure is often used in the field of three-dimensional CG.

説明の便宜上、ここでは、三次元空間の背景部分には画素値０が与えられており、三次元構造体の部分には画素値１が与えられており、ロゴを構成する二次元画像の部分には画素値２が与えられている単純な場合を考える。ロゴは、二次元画像であるため、三次元構造体にマッピングしたとしても、三次元構造体の形状自体には何ら変化はない。ただ、三次元構造体の表面におけるロゴがマッピングされた部分（図に破線の文字「Ａ」で示す部分）の画素値が２に変化することになる。   For convenience of explanation, a pixel value 0 is given to the background part of the three-dimensional space, a pixel value 1 is given to the part of the three-dimensional structure, and the part of the two-dimensional image constituting the logo Consider a simple case where a pixel value of 2 is given. Since the logo is a two-dimensional image, there is no change in the shape of the three-dimensional structure even if the logo is mapped to the three-dimensional structure. However, the pixel value of the portion where the logo on the surface of the three-dimensional structure is mapped (the portion indicated by the broken-line character “A” in the figure) changes to 2.

このようなケースでは、標本点Ｑの位置の画素値が１の場合（ロゴ部分でない場合）と、２の場合（ロゴ部分の場合）とで、記録面上の画素に割り付ける画素パターンの格子線の配置ピッチを異ならせるようにすれば、ロゴの部分を三次元構造体の他の部分とは異なる色で表現した再生像が得られるようになる。   In such a case, the grid line of the pixel pattern to be assigned to the pixels on the recording surface when the pixel value at the position of the sample point Q is 1 (not the logo portion) and 2 (in the case of the logo portion). If the arrangement pitch of is different, a reproduced image in which the logo portion is expressed in a different color from the other portions of the three-dimensional structure can be obtained.

たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素に割り付けられる画素パターンとして、標本点Ｑのもつ画素値が１の場合には、方位角θ＝ξ／２の向きに、ピッチ１．０μｍで格子線を配置した画素パターンを割り付け、標本点Ｑのもつ画素値が２の場合には、方位角θ＝ξ／２の向きに、ピッチ１．２μｍで格子線を配置した画素パターンを割り付けるようにすれば、三次元構造体Ｍの立体模様が緑色で観察され、その上にマッピングされた文字「Ａ」なるロゴが赤色で観察できるようになる。   For example, in the example shown in FIG. 25, when the pixel value of the sample point Q is 1 as the pixel pattern assigned to the pixel located at the reference point P (x, y, 0), the azimuth angle θ = ξ / When a pixel pattern in which grid lines are arranged with a pitch of 1.0 μm is assigned in the direction of 2, and the pixel value of the sample point Q is 2, the direction of the azimuth angle θ = ξ / 2 with the pitch of 1.2 μm. If the pixel pattern in which the grid lines are arranged is assigned, the three-dimensional pattern of the three-dimensional structure M can be observed in green, and the logo “A” mapped thereon can be observed in red.

もちろん、三次元構造体Ｍとして色情報をもった立体画像を用い、ロゴを示す二次元画像としても色情報をもった平面画像を用いることも可能である。この場合、たとえば、ロゴを示す二次元画像には、黄〜赤の範囲内の色情報をもたせ、三次元構造体Ｍには、緑〜青〜紫の範囲内の色情報をもたせ、ロゴに対応する部分の画素には、１．１〜１．２μｍの範囲内のピッチで格子線を配置した画素パターンを割り付けるようにし、残りの部分の画素には、０．８〜１．０μｍの範囲内のピッチで格子線を配置した画素パターンを割り付けるようにすればよい。   Of course, a three-dimensional image having color information can be used as the three-dimensional structure M, and a two-dimensional image having color information can be used as a two-dimensional image showing a logo. In this case, for example, the two-dimensional image showing the logo has color information in the range of yellow to red, and the three-dimensional structure M has color information in the range of green to blue to purple, A pixel pattern in which grid lines are arranged at a pitch within a range of 1.1 to 1.2 μm is assigned to the corresponding part of the pixel, and a range of 0.8 to 1.0 μm is assigned to the remaining part of the pixel. A pixel pattern in which grid lines are arranged at an inner pitch may be assigned.

すなわち、一般論として説明すれば、ステップＳ１の条件設定段階で、原画像となる三次元構造体にマッピングするための二次元画像を設定するようにし、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、この二次元画像がマッピングされた領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が第１の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付け、二次元画像がマッピングされていない領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が第１の範囲とは異なる第２の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付けるようにすればよい。   That is, in general terms, a two-dimensional image to be mapped to the three-dimensional structure as an original image is set in the condition setting stage in step S1, and this two-dimensional image is assigned in the pixel pattern allocation stage in step S6. For a sample point Q located in a region to which a dimensional image is mapped, a diffraction grating in which grating lines are arranged at a pitch within the first range at a pixel located at a reference point P that is a projection image of the sample point Q. For the sample point Q located in the region where the two-dimensional image is not mapped, the grid line is in the first range on the pixel located at the reference point P that is a projection image of the sample point Q. A pixel pattern having diffraction gratings arranged at a pitch within a second range different from that may be assigned.

（６）複数原画像の重複記録
§５では、複数のカラー階調画像を重複して記録する手法を述べたが、このような手法は本発明に係る方法にも適用可能である。そのためには、ステップＳ１の条件設定段階で、原画像として、複数ｎ個の三次元構造体を設定し、ステップＳ６の画素パターン割付段階で、格子線の配置ピッチとして、複数ｎ通りの範囲内のピッチを定義し、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、複数ｎ通りの属性のうちのいずれか１つを設定し、第ｉ番目の属性を有する副画素には、第ｉ番目の三次元構造体に基づいて定義された方位角θに応じた方向を向いた格子線を第ｉ番目の範囲内のピッチで配置した画素パターンを割り付けるようにすればよい。 (6) Overlapping recording of a plurality of original images In §5, a method for recording a plurality of color gradation images in an overlapping manner has been described. However, such a method can also be applied to the method according to the present invention. For this purpose, a plurality of n three-dimensional structures are set as original images at the condition setting stage in step S1, and the arrangement pattern of grid lines is within a plurality of n ranges in the pixel pattern allocation stage at step S6. Are defined, and each pixel on the recording surface is divided into a plurality of sub-pixels, and one of a plurality of n attributes is set for each sub-pixel, and the i-th attribute is set. A subpixel having a pixel pattern in which lattice lines oriented in a direction corresponding to an azimuth angle θ defined based on the i-th three-dimensional structure are arranged at a pitch within the i-th range is assigned. do it.

本発明では、格子線の配置角度は方位角θによって規定されてしまうため、任意に変更することはできない。そこで、個々の原画像ごとに、格子線の配置ピッチを変えることにより、各原画像が別個に観察できるようにしている。格子線の配置ピッチを変えると、回折角も変わるため、ある視線方向から観察すると、主として第１の原画像が明るく観察され、別な視線方向から観察すると、主として第２の原画像が明るく観察される、というように、主たる観察対象を視線角度ごとに変えるような態様が可能になる。   In the present invention, the arrangement angle of the grid lines is defined by the azimuth angle θ and cannot be arbitrarily changed. Therefore, by changing the arrangement pitch of the grid lines for each original image, each original image can be observed separately. When the arrangement pitch of the lattice lines is changed, the diffraction angle also changes. Therefore, the first original image is mainly observed brightly when observed from one gaze direction, and the second original image is mainly observed brightly when observed from another gaze direction. Thus, it is possible to change the main observation target for each viewing angle.

たとえば、図３１(a) ，(b) に示す例のように、２通りの原画像として、三次元構造体Ｍ１，Ｍ２を設定した場合を考えてみよう。これら三次元構造体Ｍ１，Ｍ２は、ＸＹＺ三次元座標系上に空間的に重複して定義された原画像である。この場合、たとえば、図２５に示す例において、基準点Ｐ（ｘ，ｙ，０）に位置する画素は、図１９(b) に示すように合計４個の副画素に分割される。この４個の副画素のうち、左上の副画素と右下の副画素には「画像Ｉ」なる属性が設定され、左下の副画素と右上の副画素には「画像II」なる属性が設定される。そして、「画像Ｉ」なる属性が与えられた副画素には、第１の原画像となる三次元構造体Ｍ１に基づいて定義された方位角θに応じた方向を向いた格子線を第１の範囲内のピッチ（たとえば、０．８〜０．９μｍ）で配置した画素パターンを割り付けるようにし、「画像II」なる属性が与えられた副画素には、第２の原画像となる三次元構造体Ｍ２に基づいて定義された方位角θに応じた方向を向いた格子線を第２の範囲内のピッチ（たとえば、１．０〜１．１μｍ）で配置した画素パターンを割り付けるようにすればよい。   For example, let us consider a case where three-dimensional structures M1 and M2 are set as two original images as in the example shown in FIGS. 31 (a) and 31 (b). These three-dimensional structures M1 and M2 are original images defined in a spatially overlapping manner on the XYZ three-dimensional coordinate system. In this case, for example, in the example shown in FIG. 25, the pixel located at the reference point P (x, y, 0) is divided into a total of four sub-pixels as shown in FIG. Of these four subpixels, the attribute “image I” is set for the upper left subpixel and the lower right subpixel, and the attribute “image II” is set for the lower left subpixel and the upper right subpixel. Is done. Then, the first sub-pixel to which the attribute “image I” is given is a grid line oriented in the direction corresponding to the azimuth angle θ defined based on the three-dimensional structure M1 serving as the first original image. A pixel pattern arranged at a pitch within the range of (for example, 0.8 to 0.9 μm) is assigned, and a sub-pixel to which the attribute “image II” is given is a three-dimensional image that becomes the second original image A pixel pattern in which lattice lines oriented in a direction corresponding to the azimuth angle θ defined based on the structure M2 are arranged at a pitch within the second range (for example, 1.0 to 1.1 μm) is assigned. That's fine.

＜＜＜ §８．本発明に係る回折格子パターンデータの生成装置 ＞＞＞
最後に、本発明に係る回折格子パターンデータの生成装置の基本構成を、図３２に示すブロック図を参照しながら説明しておく。この図３２に示す装置は、図２１に示す流れ図におけるステップＳ１〜Ｓ６までの処理を実施する機能をもった装置であり、実際には、コンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現できる。 <<< §8. Diffraction grating pattern data generating apparatus according to the present invention >>
Finally, the basic configuration of the diffraction grating pattern data generation apparatus according to the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 32 is an apparatus having a function of executing the processing from steps S1 to S6 in the flowchart shown in FIG. 21, and can be realized by actually incorporating a dedicated program into the computer.

図示のとおり、この装置は、条件設定部１０、画素定義部２０、標本点定義部３０、交差角決定部４０、方位角定義部５０、画素パターン割付部６０、データ生成部７０なる構成要素からなり、立体模様が表現された回折格子パターンのデータを生成する機能を有する。   As shown in the figure, this apparatus includes components including a condition setting unit 10, a pixel definition unit 20, a sample point definition unit 30, an intersection angle determination unit 40, an azimuth angle definition unit 50, a pixel pattern allocation unit 60, and a data generation unit 70. Thus, it has a function of generating data of a diffraction grating pattern in which a three-dimensional pattern is expressed.

条件設定部１０は、図２１のステップＳ１「条件設定段階」を実行するための構成要素であり、オペレータの指示に基づいて、所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する機能を有している。   The condition setting unit 10 is a component for executing step S1 “condition setting stage” in FIG. 21, and includes a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, and the reference axis based on an instruction from the operator. It has a function of setting a predetermined projection plane and a three-dimensional structure that is an original image of a three-dimensional pattern.

画素定義部２０は、図２１のステップＳ２「画素定義段階」を実行するための構成要素であり、記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列を定義し、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐを定義する機能を有している。   The pixel definition unit 20 is a component for executing step S2 “pixel definition stage” in FIG. 21, and defines an array of a large number of pixels having a predetermined area on the recording surface, and each pixel is individually defined. It has a function of defining the reference point P.

標本点定義部３０は、図２１のステップＳ３「標本点定義段階」を実行するための構成要素であり、三次元構造体の表面上に、記録面への所定方向への投影像が各基準点Ｐとなるような標本点Ｑをそれぞれ定義する機能を有している。   The sample point definition unit 30 is a component for executing step S3 “sample point definition stage” of FIG. 21, and a projected image on a recording surface in a predetermined direction is displayed on each surface of the three-dimensional structure. It has a function of defining each sample point Q to be the point P.

交差角決定部４０は、図２１のステップＳ４「交差角決定段階」を実行するための構成要素であり、各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを投影面に対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と基準軸との交差角ξを求める機能を有している。 The intersection angle determination unit 40 is a component for executing step S4 “intersection angle determination stage” in FIG. 21, obtains a normal vector N for each sample point Q, and uses the normal vector N as a projection plane. For the projection vector N * obtained by projecting in a predetermined direction with respect to the reference axis.

方位角定義部５０は、図２１のステップＳ５「方位角定義段階」を実行するための構成要素であり、各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた交差角ξに応じた方位角θを定義する機能を有している。   The azimuth angle defining unit 50 is a component for executing step S5 “azimuth angle definition stage” in FIG. 21, and for each reference point P, the azimuth corresponding to the intersection angle ξ obtained for the corresponding sample point Q. It has a function to define the angle θ.

画素パターン割付部６０は、図２１のステップＳ６「画素パターン割付段階」を実行するための構成要素であり、記録面上に定義された個々の画素に、記録面上に定義された所定の参照方向Ｕに対して、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付ける機能を有している。   The pixel pattern allocating unit 60 is a component for executing step S6 “Pixel pattern allocating stage” in FIG. 21, and each pixel defined on the recording surface has a predetermined reference defined on the recording surface. It has a function of assigning a pixel pattern having a diffraction grating formed by arranging grating lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined with respect to the reference point P of the pixel with respect to the direction U.

データ生成部７０は、各画素に割り付けられた画素パターンに基づいて、記録面上に形成された回折格子パターンのデータを生成する機能を有している。   The data generation unit 70 has a function of generating data of a diffraction grating pattern formed on the recording surface based on the pixel pattern assigned to each pixel.

なお、各構成要素が実行する具体的な処理内容は、§６で説明したとおりであり、ここでは詳しい説明は省略する。   The specific processing content executed by each component is as described in §6, and detailed description thereof is omitted here.

回折格子記録媒体による表現対象となるモノクロ画像のパターンおよび画素情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pattern and pixel information of the monochrome image used as the expression object by a diffraction grating recording medium. 回折格子記録媒体に用いられる画素パターンの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the pixel pattern used for a diffraction grating recording medium. 図１に示すモノクロ画像を図２に示す画素パターンを用いて記録した回折格子記録媒体を示す図である。It is a figure which shows the diffraction grating recording medium which recorded the monochrome image shown in FIG. 1 using the pixel pattern shown in FIG. 図３に示す回折格子記録媒体を作成するための割り付け処理の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the allocation process for producing the diffraction grating recording medium shown in FIG. 格子線配置角度θを変えることにより得られる種々の画素パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the various pixel patterns obtained by changing lattice line | wire arrangement | positioning angle (theta). 格子線配置ピッチｐを変えることにより得られる種々の画素パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the various pixel patterns obtained by changing a lattice line arrangement pitch p. 回折格子から得られる回折光の観測方向と波長との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the observation direction and wavelength of the diffracted light obtained from a diffraction grating. 格子占有領域Ｖの面積を変えることにより得られる種々の画素パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the various pixel patterns obtained by changing the area of the lattice occupation area. 回折格子記録媒体を作成するために用意した各原色ＲＧＢごとの画素パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel pattern for each primary color RGB prepared in order to produce a diffraction grating recording medium. 回折格子記録媒体を作成するために利用する画素領域マトリックスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel area | region matrix utilized in order to produce a diffraction grating recording medium. 図１０(a) に示す画素領域マトリックスに基づいて、実際に画素パターンを割り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which actually allocated the pixel pattern based on the pixel area | region matrix shown to Fig.10 (a). 回折格子記録媒体において表現されるもとのカラー階調画像の画素配列および各原色ごとの画素値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel arrangement | sequence of the original color gradation image expressed in a diffraction grating recording medium, and the pixel value for every primary color. 図１２に示す各画素値に対して、間引処理を実行した後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state after performing a thinning process with respect to each pixel value shown in FIG. 図１３に示す間引処理によって残った画素値の配列を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | sequence of the pixel value which remained by the thinning process shown in FIG. 図１４に示す画素値配列に基づいて、各画素に所定の画素パターンを割り付けた一例を示す図である。It is a figure which shows an example which allocated the predetermined pixel pattern to each pixel based on the pixel value arrangement | sequence shown in FIG. 図１２に示す各画素について、それぞれ３行３列からなる９つの副画素を定義した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which defined nine subpixels each consisting of 3 rows 3 columns about each pixel shown in FIG. 図１６において定義した各副画素に、所定の画素値を対応づけた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which matched the predetermined pixel value with each subpixel defined in FIG. 同一の回折格子記録媒体上に２つのカラー階調画像を重複記録するための第１の手法を示す図である。It is a figure which shows the 1st method for overlappingly recording two color gradation images on the same diffraction grating recording medium. 同一の回折格子記録媒体上に２つのカラー階調画像を重複記録するための２つの手法の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the two methods for recording two color gradation images on the same diffraction grating recording medium. 同一の回折格子記録媒体上に２つのカラー階調画像を重複記録するための第２の手法を示す図である。It is a figure which shows the 2nd method for overlappingly recording two color gradation images on the same diffraction grating recording medium. 本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法の基本手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the basic procedure of the preparation method of the diffraction grating recording medium based on this invention. 図２１に示す流れ図のステップＳ１におけるＸＹＺ三次元座標系上の設定要素を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the setting element on the XYZ three-dimensional coordinate system in step S1 of the flowchart shown in FIG. 図２１に示す流れ図のステップＳ２において定義された画素配列の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the pixel arrangement | sequence defined in step S2 of the flowchart shown in FIG. 図２１に示す流れ図のステップＳ３における標本点Ｑの定義方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the definition method of the sample point Q in step S3 of the flowchart shown in FIG. 図２１に示す流れ図のステップＳ４における交差角ξの決定方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the determination method of the crossing angle (xi) in step S4 of the flowchart shown in FIG. 図２１に示す流れ図のステップＳ５において定義された方位角θの意味合い示す平面図である。It is a top view which shows the meaning of the azimuth angle (theta) defined in step S5 of the flowchart shown in FIG. 図２１に示す流れ図のステップＳ６における割付対象となる画素パターンのバリエーションの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the variation of the pixel pattern used as allocation object in step S6 of the flowchart shown in FIG. 白色再生画像を得るために、３行３列からなる９つの副画素を定義し、各副画素に画素パターンを配置した状態を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a state in which nine subpixels having 3 rows and 3 columns are defined and a pixel pattern is arranged in each subpixel in order to obtain a white reproduction image. 階調をもった白色再生画像を得るために、３行３列からなる９つの副画素を定義し、各副画素に画素パターンを配置した状態を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a state in which nine subpixels having 3 rows and 3 columns are defined and a pixel pattern is arranged in each subpixel in order to obtain a white reproduction image having gradation. 三次元構造体上に二次元画像をマッピングする例を示す正面図である。It is a front view which shows the example which maps a two-dimensional image on a three-dimensional structure. ＸＹＺ三次元座標系上に空間的に重複する２種類の三次元構造体を定義した例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example which defined two types of three-dimensional structures which overlap on a XYZ three-dimensional coordinate system spatially. 本発明に係る回折格子パターンデータの生成装置の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the production | generation apparatus of the diffraction grating pattern data which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０：条件設定部
２０：画素定義部
３０：標本点定義部
４０：交差角決定部
５０：方位角定義部
６０：画素パターン割付部
７０：データ生成部
１００：回折格子記録媒体
Ａ：記録面上の画素
Ｂ：原色青
ｄ：格子線の線幅
Ｇ：原色緑
ｉ，ｊ：順番を示すパラメータ
Ｌ：格子線
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２：原画像となる三次元構造体
Ｎ：標本点Ｑの位置に立てた三次元構造体の法線ベクトル
Ｎ＊：法線ベクトルＮの投影像
Ｐ：基準点
Ｐ１〜Ｐ１５…画素パターン
ｐ：格子線のピッチ
Ｑ：三次元構造体の表面上に定義された標本点
Ｑ＊：標本点Ｑの投影像
Ｒ：原色赤／基準軸
Ｓ１〜Ｓ７：流れ図の各ステップ
Ｓｘｙ：記録面（ＸＹ平面）
Ｓｙｚ：投影面（ＹＺ平面）
Ｕ：記録面上の参照方向
Ｖ：格子占有領域
Ｗ：格子線の配置方向
Ｘ，Ｙ，Ｚ：三次元座標系の各座標軸
ξ：法線ベクトルＮの投影像Ｎ＊と基準軸Ｒとの交差角
θ：格子線の向きを示す方位角
φ：回折角 10: Condition setting unit 20: Pixel definition unit 30: Sample point definition unit 40: Crossing angle determination unit 50: Azimuth angle definition unit 60: Pixel pattern allocation unit 70: Data generation unit 100: Diffraction grating recording medium A: On recording surface Pixel B: primary color blue d: grid line width G: primary color green i, j: parameter indicating order L: grid lines M, M1, M2: three-dimensional structure as an original image N: position of sample point Q The normal vector N * of the three-dimensional structure set up as follows: Projected image P of the normal vector N P: Reference points P1 to P15... Pixel pattern p: Pitch of lattice lines Q: Defined on the surface of the three-dimensional structure Sample point Q * : Projected image R of sample point Q: Primary color red / reference axes S1 to S7: Steps Sxy in the flowchart: Recording surface (XY plane)
Syz: Projection plane (YZ plane)
U: Reference direction on the recording surface V: Lattice occupation area W: Lattice line arrangement direction X, Y, Z: Each coordinate axis of the three-dimensional coordinate system ξ: The projected image N * of the normal vector N and the reference axis R Crossing angle θ: Azimuth angle indicating the direction of lattice lines φ: Diffraction angle

Claims (18)

立体模様が表現された回折格子記録媒体を作成する方法であって、
所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する条件設定段階と、
前記記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列を定義し、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐを定義する画素定義段階と、
前記三次元構造体の表面上に、前記記録面への所定方向への投影像が前記各基準点Ｐとなるような標本点Ｑをそれぞれ定義する標本点定義段階と、
前記各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを前記投影面に対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と前記基準軸との交差角ξを求める交差角決定段階と、
前記各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた前記交差角ξに応じた方位角θを定義する方位角定義段階と、
前記記録面上に定義された個々の画素に、前記記録面上に定義された所定の参照方向Ｕに対して、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付ける画素パターン割付段階と、
各画素に割り付けられた画素パターンに応じた回折格子を、記録媒体上に形成する回折格子形成段階と、
を有することを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 A method of creating a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed,
A condition setting stage for setting a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, a predetermined projection surface including the reference axis, and a three-dimensional structure serving as an original image of the three-dimensional pattern;
Defining a plurality of pixels having a predetermined area on the recording surface, and defining a reference point P for each pixel;
A sample point defining step for defining a sample point Q on the surface of the three-dimensional structure so that a projected image on the recording surface in a predetermined direction is the reference point P;
A normal vector N is obtained for each of the sample points Q, and an intersection angle ξ between the projection vector N * obtained by projecting the normal vector N onto the projection plane in a predetermined direction and the reference axis is obtained. An intersection angle determination stage;
For each reference point P, an azimuth angle defining step for defining an azimuth angle θ corresponding to the intersecting angle ξ obtained for the corresponding sample point Q;
A lattice that faces each pixel defined on the recording surface with respect to a predetermined reference direction U defined on the recording surface and forms an azimuth angle θ defined for the reference point P of the pixel. A pixel pattern assigning step for assigning a pixel pattern having a diffraction grating formed by arranging lines;
A diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on the recording medium according to a pixel pattern assigned to each pixel;
A method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed. 請求項１に記載の作成方法において、
条件設定段階で、記録面に対して直交する基準軸を設定し、この基準軸に平行な方向から見たときに隠面が生じない構造をもった三次元構造体を設定し、交差角ξが、−９０°≦ξ≦＋９０°の範囲となるように設定することを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 The creation method according to claim 1,
In the condition setting stage, a reference axis orthogonal to the recording surface is set, a three-dimensional structure having a structure in which a hidden surface does not occur when viewed from a direction parallel to the reference axis, and a crossing angle ξ Is set to be in a range of −90 ° ≦ ξ ≦ + 90 °, and a method for producing a diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern is expressed. 請求項１または２に記載の作成方法において、
方位角定義段階で、方位角θを、θ＝ｋ・ξ（ただし、ｋは１未満の定数）なる式に基づいて定義し、方位角θが交差角ξに対して線形関係を維持するようにすることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the creation method according to claim 1 or 2,
At the azimuth angle definition stage, the azimuth angle θ is defined based on the equation θ = k · ξ (where k is a constant less than 1) so that the azimuth angle θ maintains a linear relationship with the crossing angle ξ. A method for producing a diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern is expressed. 請求項１〜３のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、ＸＹＺ三次元座標系のＸＹ平面に記録面を設定し、ＹＺ平面に投影面を設定し、Ｚ軸を基準軸に設定し、前記ＸＹＺ三次元座標系上の幾何学立体を三次元構造体として設定し、
標本点定義段階で、標本点ＱのＺ軸方向への投影像が基準点Ｐとなるように標本点Ｑを定義し、
交差角決定段階で、法線ベクトルＮのＸ軸方向への投影像が投影ベクトルＮ＊となるように投影ベクトルＮ＊を求めることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-3,
In the condition setting stage, the recording surface is set on the XY plane of the XYZ three-dimensional coordinate system, the projection surface is set on the YZ plane, the Z axis is set as the reference axis, and the geometric solid on the XYZ three-dimensional coordinate system is set. Set as a three-dimensional structure,
In the sample point definition stage, the sample point Q is defined so that the projection image of the sample point Q in the Z-axis direction becomes the reference point P,
Creation of a diffraction grating recording medium expressing a three-dimensional pattern characterized by obtaining a projection vector N * so that a projection image of the normal vector N in the X-axis direction becomes the projection vector N * at the intersection angle determination stage Method. 請求項１〜４のいずれかに記載の作成方法において、
画素パターン割付段階で、離散的に定義された複数ｎ通りの方位角θを設定し、参照方向Ｕに対して前記ｎ通りの方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子をそれぞれ有する複数ｎ通りの画素パターンを予め定義し、ｎ通りのうちの第ｉ番目の方位角θｉと第（ｉ＋１）番目の方位角θ（ｉ＋１）について、θｉ≦θ≦θ（ｉ＋１）なる条件を満たす方位角θが定義された画素に対して、「１−（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第ｉ番目の画素パターンを選択し、「（θ−θｉ）／（θ（ｉ＋１）−θｉ）」なる確率で、第（ｉ＋１）番目の画素パターンを選択し、選択されたいずれか一方の画素パターンを当該画素に割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-4,
In the pixel pattern allocation stage, a plurality of discretely defined n azimuth angles θ are set, and a diffraction pattern is formed by arranging lattice lines oriented in directions that form the n azimuth angles θ with respect to the reference direction U. A plurality of n pixel patterns each having a lattice are defined in advance, and θi ≦ θ ≦ θ (i + 1) for the i-th azimuth angle θi and the (i + 1) -th azimuth angle θ (i + 1) of the n patterns. For a pixel in which an azimuth angle θ that satisfies the following condition is defined, the i-th pixel pattern is selected with a probability of “1- (θ−θi) / (θ (i + 1) −θi)”, and “( The (i + 1) -th pixel pattern is selected with a probability of “θ−θi) / (θ (i + 1) −θi)”, and one of the selected pixel patterns is assigned to the pixel. A method for producing a diffraction grating recording medium on which a pattern is expressed. 請求項１〜５のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにすることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-5,
In the condition setting stage, as a three-dimensional structure serving as an original image, a gradation stereoscopic image with gradation information added to the surface is set,
At the pixel pattern allocation stage, the gradation information of the sample point Q is expressed by the area of the lattice occupation area on the pixel pattern allocated to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. A method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed. 請求項１〜６のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に色情報が付与されたカラー立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ色情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に割り付けられる画素パターン上の格子線の配置ピッチによって表現されるようにすることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-6,
At the condition setting stage, as a three-dimensional structure that becomes the original image, a color stereoscopic image with color information added to the surface is set,
In the pixel pattern allocation stage, the color information of the sample point Q is expressed by the arrangement pitch of the grid lines on the pixel pattern allocated to the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. A method for producing a diffraction grating recording medium in which a three-dimensional pattern is expressed. 請求項７に記載の作成方法において、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素に、原画像がもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、前記個々の画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた格子線配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 The creation method according to claim 7,
In the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is in charge of only one of a plurality of color components of the original image, and the color information given to the sample point Q to each individual pixel The diffraction grating having the “grid line arrangement pitch according to the color component in charge” allocates the pixel pattern formed in the grid occupation area having the “area according to the density value of the color component in charge”. A method for producing a diffraction grating recording medium in which a characteristic three-dimensional pattern is expressed. 請求項７に記載の作成方法において、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、原画像がもつ複数の色成分のうちのいずれか１成分のみを担当させ、前記個々の副画素に、標本点Ｑに付与された色情報に関して、「担当する色成分に応じた配置ピッチ」をもった回折格子が「担当する色成分の濃度値に応じた面積」をもった格子占有領域に形成された画素パターンを割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 The creation method according to claim 7,
In the pixel pattern allocation step, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of sub-pixels, and each sub-pixel is in charge of only one of a plurality of color components of the original image. With respect to the color information assigned to the sample point Q, the diffraction grating having “the arrangement pitch according to the color component in charge” has the “area according to the density value of the color component in charge”. A method for producing a diffraction grating recording medium expressing a three-dimensional pattern, wherein a pixel pattern formed in an occupied area is assigned. 請求項１〜５のいずれかに記載の作成方法において、
回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察した場合に、赤色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を前記観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義し、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素を少なくとも３つのグループに分け、第１のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第１の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第２のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第２の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、第３のグループに所属する副画素には、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を前記第３の格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-5,
A first grating line that generates red-order first-order diffracted light in the observation direction when white reproduction illumination light is applied to the diffraction grating recording medium from a predetermined direction and observed from the predetermined observation direction. Defining a pitch, a second grating line pitch that produces a first-order diffracted light in a green region in the observation direction, and a third grating line pitch that produces a first-order diffracted light in a blue region in the observation direction;
In the pixel pattern allocation stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels, the subpixels constituting each pixel are divided into at least three groups, and the subpixels belonging to the first group include: A pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the first lattice line pitch is allocated, and sub-pixels belonging to the second group are assigned to , Assigning a pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the second grating line pitch, and assigning to a sub-pixel belonging to the third group Is a three-dimensional pattern characterized by assigning a pixel pattern having a diffraction grating in which lattice lines oriented in the direction of the azimuth angle θ defined for the pixel are arranged at the third grating line pitch How to create representations diffraction grating recording medium. 請求項１〜５のいずれかに記載の作成方法において、
回折格子記録媒体に対して所定方向から白色の再生用照明光を照射し、これを所定の観察方向から観察するという観察条件を複数ｍ通り設定し、
前記複数ｍ通りの観察条件のそれぞれについて、赤色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第１の格子線ピッチと、緑色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第２の格子線ピッチと、青色領域の１次回折光を観察方向へ生じさせる第３の格子線ピッチと、を定義し、
画素パターン割付段階で、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の画素を構成する副画素に、当該画素について定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を、定義したいずれかの格子線ピッチで配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付け、前記複数ｍ通りの観察条件のいずれの条件で観察した場合にも、赤色領域の１次回折光、緑色領域の１次回折光、青色領域の１次回折光が観察方向に生じるようにすることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-5,
A plurality of m observation conditions are set such that the diffraction grating recording medium is irradiated with white reproduction illumination light from a predetermined direction and observed from a predetermined observation direction.
For each of the plurality of m observation conditions, a first grating line pitch that generates the first-order diffracted light in the red region in the observation direction, and a second grating line pitch that generates the first-order diffracted light in the green region in the observation direction; Defining a third lattice line pitch for generating the first-order diffracted light in the blue region in the observation direction;
At the pixel pattern assignment stage, each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels, and lattice lines oriented in the direction forming the azimuth angle θ defined for the pixels are arranged on the subpixels constituting each pixel. The first-order diffracted light in the red region and the green region can be obtained by allocating a pixel pattern having a diffraction grating arranged at any defined grating line pitch and observing under any of the plurality of m observation conditions. 1st order diffracted light and blue region 1st order diffracted light are generated in the observation direction. 請求項１１に記載の作成方法において、
第ｉ番目（１≦ｉ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、第ｊ番目（１≦ｊ≦ｍ）の観察条件について定義された３通りの格子線ピッチと、に関して、その一部分について同一の格子線ピッチを重複して定義することを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 The creation method according to claim 11,
Three lattice line pitches defined for the i-th (1 ≦ i ≦ m) observation condition, and three lattice line pitches defined for the j-th (1 ≦ j ≦ m) observation condition; A method for producing a diffraction grating recording medium expressing a three-dimensional pattern, characterized in that the same grating line pitch is defined overlappingly for a part thereof. 請求項１０〜１２のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体として、表面に階調情報が付与された階調立体画像を設定し、
画素パターン割付段階で、標本点Ｑのもつ階調情報が、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素を構成する各副画素に割り付けられる画素パターン上の格子占有領域の面積によって表現されるようにすることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 10-12,
In the condition setting stage, as a three-dimensional structure serving as an original image, a gradation stereoscopic image with gradation information added to the surface is set,
In the pixel pattern allocation stage, the area of the lattice occupancy area on the pixel pattern in which the gradation information of the sample point Q is allocated to each sub-pixel constituting the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q A method for producing a diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern is expressed, wherein 請求項１〜５のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、原画像となる三次元構造体にマッピングするための二次元画像を設定し、
画素パターン割付段階で、前記二次元画像がマッピングされた領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が第１の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付け、前記二次元画像がマッピングされていない領域に位置する標本点Ｑについては、当該標本点Ｑの投影像である基準点Ｐに位置する画素に、格子線が前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内のピッチで配置された回折格子を有する画素パターンを割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-5,
In the condition setting stage, set a 2D image to map to the 3D structure that will be the original image,
In the pixel pattern allocation step, for the sample point Q located in the region where the two-dimensional image is mapped, the grid line is within the first range at the pixel located at the reference point P that is the projection image of the sample point Q. For a sample point Q located in a region where the two-dimensional image is not mapped, a pixel pattern having a diffraction grating arranged at a pitch of is assigned to a pixel located at a reference point P that is a projection image of the sample point Q A method for producing a diffraction grating recording medium expressing a three-dimensional pattern, characterized in that a pixel pattern having diffraction gratings arranged at a pitch in a second range different from the first range is assigned to the grating lines . 請求項１〜５のいずれかに記載の作成方法において、
条件設定段階で、原画像として、複数ｎ個の三次元構造体を設定し、
画素パターン割付段階で、格子線の配置ピッチとして、複数ｎ通りの範囲内のピッチを定義し、記録面上の個々の画素を複数の副画素に分割し、個々の副画素に、複数ｎ通りの属性のうちのいずれか１つを設定し、第ｉ番目の属性を有する副画素には、第ｉ番目の三次元構造体に基づいて定義された方位角θに応じた方向を向いた格子線を第ｉ番目の範囲内のピッチで配置した画素パターンを割り付けることを特徴とする立体模様が表現された回折格子記録媒体の作成方法。 In the preparation method in any one of Claims 1-5,
At the condition setting stage, a plurality of n three-dimensional structures are set as original images,
At the pixel pattern allocation stage, a plurality of n different pitches are defined as the grid line arrangement pitch, and each pixel on the recording surface is divided into a plurality of subpixels. Is set to one of the attributes, and the sub-pixel having the i-th attribute is oriented in a direction corresponding to the azimuth angle θ defined based on the i-th three-dimensional structure. A method for producing a diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern is expressed, wherein a pixel pattern in which lines are arranged at a pitch within an i-th range is assigned. 請求項１〜１５のいずれかに記載の作成方法における回折格子形成段階以外の各段階の処理を、コンピュータに実行させるためのプログラム。 The program for making a computer perform the process of each step other than the diffraction grating formation step in the preparation method in any one of Claims 1-15. 請求項１〜１５のいずれかに記載の作成方法によって作成された立体模様が表現された回折格子記録媒体。 A diffraction grating recording medium on which a three-dimensional pattern created by the production method according to claim 1 is expressed. 立体模様が表現された回折格子パターンのデータを生成する装置であって、
オペレータの指示に基づいて、所定の記録面と、所定の基準軸と、この基準軸を含む所定の投影面と、立体模様の原画像となる三次元構造体と、を設定する条件設定部と、
前記記録面上に、所定面積をもった多数の画素の配列を定義し、個々の画素についてそれぞれ基準点Ｐを定義する画素定義部と、
前記三次元構造体の表面上に、前記記録面への所定方向への投影像が前記各基準点Ｐとなるような標本点Ｑをそれぞれ定義する標本点定義部と、
前記各標本点Ｑのそれぞれについて法線ベクトルＮを求め、この法線ベクトルＮを前記投影面に対して所定方向に投影して得られる投影ベクトルＮ＊と前記基準軸との交差角ξを求める交差角決定部と、
前記各基準点Ｐについて、対応する標本点Ｑについて求められた前記交差角ξに応じた方位角θを定義する方位角定義部と、
前記記録面上に定義された個々の画素に、前記記録面上に定義された所定の参照方向Ｕに対して、当該画素の基準点Ｐについて定義された方位角θをなす方向を向いた格子線を配置してなる回折格子を有する画素パターンを割り付ける画素パターン割付部と、
各画素に割り付けられた画素パターンに基づいて、前記記録面上に形成された回折格子パターンのデータを生成するデータ生成部と、
を備えることを特徴とする立体模様が表現された回折格子パターンデータの生成装置。 An apparatus for generating diffraction grating pattern data representing a three-dimensional pattern,
A condition setting unit configured to set a predetermined recording surface, a predetermined reference axis, a predetermined projection surface including the reference axis, and a three-dimensional structure serving as an original image of the three-dimensional pattern based on an instruction from the operator; ,
A pixel defining unit defining an array of a plurality of pixels having a predetermined area on the recording surface, and defining a reference point P for each pixel;
A sample point definition unit that defines sample points Q on the surface of the three-dimensional structure so that projection images in a predetermined direction on the recording surface become the reference points P;
A normal vector N is obtained for each of the sample points Q, and an intersection angle ξ between the projection vector N * obtained by projecting the normal vector N onto the projection plane in a predetermined direction and the reference axis is obtained. An intersection angle determination unit;
For each reference point P, an azimuth angle defining unit that defines an azimuth angle θ corresponding to the intersection angle ξ obtained for the corresponding sample point Q;
A lattice that faces each pixel defined on the recording surface with respect to a predetermined reference direction U defined on the recording surface and forms an azimuth angle θ defined for the reference point P of the pixel. A pixel pattern assigning unit for assigning a pixel pattern having a diffraction grating formed by arranging lines;
A data generation unit that generates data of a diffraction grating pattern formed on the recording surface based on a pixel pattern assigned to each pixel;
An apparatus for generating diffraction grating pattern data in which a three-dimensional pattern is expressed.
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