JP3547828B2

JP3547828B2 - Method and apparatus for producing diffraction grating recording medium

Info

Publication number: JP3547828B2
Application number: JP02116995A
Authority: JP
Inventors: 敏雄茂出木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH0875912A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回折格子記録媒体の作成方法および作成装置、特に、複数枚の画像を回折格子を用いて１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を作成する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クレジットカード、預金通帳、金券などの偽造を防止するための手段として、ホログラムシールが利用されている。また、ビデオテープや高級腕時計などの商品についても、海賊版が出回るのを防止するために、ホログラムシールが利用されている。この他、装飾用、販売促進用といった目的にも、ホログラムシールが利用されている。このようなホログラムシールには、三次元立体像ではなく二次元画像がモチーフとして用いられることが多い。
【０００３】
このようなホログラムシールを作成する通常の方法は、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、二次元画像が描かれた原稿を用意し、２つに分岐させたレーザ光の一方をこの原稿に照射し、その反射光と分岐したもう一方のレーザ光とを干渉させてその干渉縞を感光材に記録するのである。こうしてホログラム原版が作成できたら、この原版を用いて、プレスの手法によりホログラムシールを量産することができる。
【０００４】
これに対して、最近では、媒体上に回折格子パターンを形成することにより、ホログラムシールを作成する方法も実施されている。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（一般には、このように回折格子として画像が記録された媒体も、前述のように干渉縞として画像が記録された媒体も、特に区別することなく、いずれも「ホログラムシール」と呼ばれることが多い）。
【０００５】
後者の回折格子パターンを形成する方法は、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、印刷を上回る解像度をもったパターン形成が可能になってきており、前者の干渉縞を記録する方法に比べて、より高い輝度をもった鮮明な画像が得られる。たとえば、特開平３−３９７０１号公報には、回折格子パターンが形成された微小なドットの集合により、所定の絵柄を表現する方法が開示されている。また、特願平５−１４８６８１号明細書には、多数の画素から構成される二次元画像を、回折格子パターンが形成された微小画素の集合として表現する方法が提案されている。
【０００６】
この後者の方法のもうひとつの利点は、複数枚の画像を１枚の媒体に重畳して記録するような手法を取り入れることができる点である。回折格子は、格子線の配置角度や配置ピッチに基づいて、回折光の観測方向を自由に設定することができるため、第１の方向から観測すると第１の画像が得られ、第２の方向から観測すると第２の画像が得られる、というように、複数枚の画像を重畳記録することが可能になる。前掲の特願平５−１４８６８１号明細書や、特願平５−３１７２７３号明細書、特願平５−３１７２７４号明細書には、このような手法についての種々の応用例が開示されている。また、この原理を応用すれば、三原色の各色成分ごとの単色画像をそれぞれ用意し、この３枚の単色画像を１枚の媒体上に重畳して記録することによりカラー画像をもった回折格子記録媒体を作成することも可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、複数枚の画像を１枚の媒体に重畳して記録した回折格子記録媒体を作成する場合、各画素ごとにそれぞれ、どの画像の画素値を用いてその画素を表現するかを定め、更に、その画素を回折格子によって表現するためには、どのような回折格子パターンを形成すればよいかを決定しなければならない。通常、１枚の画像を構成する画素数はかなり多く、これら個々の画素について、それぞれ回折格子パターンを決定する処理は、多大な労力を必要とする。
【０００８】
また、今後は、この回折格子記録媒体の需要は益々増大してゆくものと期待されており、１枚の媒体上に重畳記録すべき画像の枚数も増加し、重畳合成の態様についても、種々雑多の要求が出されることになると予測される。ところが、現在のところ、このような種々雑多の要望を、商業ベースで効率良く処理するための手法は確立されていない。すなわち、コンピュータを利用して処理を行ったとしても、受注した個々の仕事ごとに、オペレータが対処しているのが実情であり、種々雑多の要望に包括的に対処しうるシステムが望まれている。
【０００９】
そこで本発明は、複数枚の画像を１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を、種々雑多の要望に応じて効率的に作成することのできる作成方法および作成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の第１の態様は、複数枚の画像を回折格子を用いて１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を作成する方法において、
所定の画素値をもった多数の画素の配列からなる画像を複数枚準備する画像準備段階と、
準備した画像を構成する画素の配列に対応させて、複数の画素領域を配列することにより構成される割付プレーンを定義する割付プレーン定義段階と、
画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンを、格子占有領域、ピッチ、角度、の少なくとも１つを変えることにより、複数種類定義する画素パターン定義段階と、
割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクを定義するマスク定義段階と、
準備した画像を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、定義した複数種類の画素パターンのうちの１つを対応づけるルックアップテーブルを定義するルックアップテーブル定義段階と、
所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、複数種類定義する割付条件定義段階と、
割付プレーンに配列された１つの画素領域について、マスクにより選択されるような割付条件を適用し、適用した割付条件に示されたマスクにより当該画素領域が選択されている場合には、適用した割付条件に示された画像の当該画素領域に対応する画素のもつ画素値に対して、適用中の割付条件に示されたルックアップテーブルによって対応づけられた特定の画素パターンを、当該画素領域に対して割り付ける処理を実行し、全画素領域のそれぞれについて、何らかの画素パターンの割り付けを行う割付段階と、
この割付段階によって全画素領域に割り付けられた画素パターンを、所定の媒体上に回折格子として記録する媒体作成段階と、
を行うようにしたものである。
【００１１】
（２）本発明の第２の態様は、複数枚の画像を回折格子を用いて１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を作成する方法において、
所定の画素値をもった多数の画素の配列からなる画像を複数枚準備する画像準備段階と、
準備した画像を構成する画素の配列に対応させて、複数の画素領域を配列することにより構成される割付プレーンを定義する割付プレーン定義段階と、
画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンを、格子占有領域、ピッチ、角度、の少なくとも１つを変えることにより、複数種類定義する画素パターン定義段階と、
割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクを定義するマスク定義段階と、
準備した画像を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、定義した複数種類の画素パターンのうちの１つを対応づけるルックアップテーブルを定義するルックアップテーブル定義段階と、
所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、相互に優先順位を定めて複数種類定義する割付条件定義段階と、
割付プレーンに配列された１つの画素領域について所定の割付条件を適用し、適用中の割付条件に示されたマスクにより当該画素領域が選択されている場合には、適用中の割付条件に示された画像の当該画素領域に対応する画素のもつ画素値に対して、適用中の割付条件に示されたルックアップテーブルによって対応づけられた特定の画素パターンを、当該画素領域に対して割り付ける処理を、複数種類の割付条件を優先順位に従って順次適用することにより、当該画素領域に何らかの画素パターンが割り付けられるまで繰り返し実行する作業を行い、この作業を全画素領域について行うことにより、全画素領域のそれぞれについて、何らかの画素パターンの割り付けを行う割付段階と、
この割付段階によって全画素領域に割り付けられた画素パターンを、所定の媒体上に回折格子として記録する媒体作成段階と、
を行うようにしたものである。
【００１２】
（３）本発明の第３の態様は、上述の第２の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
ルックアップテーブル定義段階では、ルックアップテーブル内に、所定の画素値に対しては、対応する画素パターンが存在しないことを示す対応づけを行い、
割付段階では、割付プレーンに配列された１つの画素領域について所定の割付条件を適用し、適用中の割付条件に示されたマスクにより当該画素領域が選択されており、かつ、適用中の割付条件に示された画像の当該画素領域に対応する画素のもつ画素値に対して、適用中の割付条件に示されたルックアップテーブルによって対応づけられた特定の画素パターンが存在する場合には、この特定の画素パターンを当該画素領域に対して割り付ける処理を、複数種類の割付条件を優先順位に従って順次適用することにより、当該画素領域に何らかの画素パターンが割り付けられるまで繰り返し実行する作業を行い、この作業を全画素領域について行うことにより、全画素領域のそれぞれについて、何らかの画素パターンの割り付けを行うようにしたものである。
【００１３】
（４）本発明の第４の態様は、上述の第１の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
割付段階で、同一の画素領域に対して異なる２つの画像に基づく異なる２つの画素パターンを同一の画素領域に対して重畳して割り付けることを許可し、異なる２つの画素パターンが割り付けられた画素領域については、これら２つの画素パターンを重畳して得られる多重画素パターンを回折格子として記録するようにしたものである
（５）本発明の第５の態様は、上述の第４の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
割付条件定義段階で、各割付条件に、重畳割付を許可するか否かを示す多重フラグを設定し、重畳割付を許可する旨の設定が行われている割付条件に基づく割付処理が実行された場合にのみ、別な割付条件基づく重畳割付を行うようにしたものである。
【００１４】
（６）本発明の第６の態様は、上述の第４の態様または第５の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
重畳割付を行う２つの画素パターンとして、互いに格子線配置角度が異なり、かつ格子線のライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの間に、ｄＳ≧２・ｄＬなる関係が得られるような画素パターンを用い、
画素パターン定義段階において、個々の画素パターンごとにライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの比を認識できる情報を定義するようにしたものである。
【００１５】
（７）本発明の第７の態様は、上述の第１〜第６の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
画素パターン定義段階で、画素領域内に格子線を全く配置しないことを示す画素パターンを、１つの画素パターンとして定義するようにしたものである。
【００１６】
（８）本発明の第８の態様は、上述の第１〜第７の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
画像準備段階で、三原色で表現されるカラー画像について、各色成分ごとの単色画像を用意し、この３枚の単色画像を１枚の媒体に重畳して記録することによりカラー画像をもった回折格子記録媒体を作成するようにしたものである。
【００１７】
（９）本発明の第９の態様は、上述の第１〜第８の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
マスク定義段階で、選択された画素領域が均一に分布するような選択を行い、かつ、互いに排他的な画素領域の選択を行った複数枚のマスクを定義するようにしたものである。
【００１８】
（１０）本発明の第１０の態様は、上述の第１〜第９の態様に係る回折格子記録媒体の作成方法において、
マスク定義段階で、縦横に所定数の画素領域を配してなる単位配列を定義し、この単位配列内の所定位置に配置された画素領域を選択すべき画素領域と決め、この単位配列を割付プレーン内に繰り返し配置することによりマスクの定義を行うようにしたものである。
【００１９】
（１１）本発明の第１１の態様は、複数枚の画像を回折格子を用いて１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を作成する装置において、
各画像を、所定の画素値をもった多数の画素の配列を示す画像データとして記憶する画像データ記憶部と、
記憶した画像を構成する画素の配列に対応させて、複数の画素領域を配列することにより構成される割付プレーンを定義する割付プレーン定義手段と、
画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンを、格子占有領域、ピッチ、角度、の少なくとも１つを変えることにより複数種類用意し、用意した複数種類の画素パターンをデータとして記憶した画素パターン記憶部と、
割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクを用意し、用意したマスクをデータとして記憶するマスク記憶部と、
画像を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、複数種類の画素パターンのうちの１つを対応づけるルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、
所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、複数種類定義した割付条件テーブルを記憶する割付条件テーブル記憶部と、
各記憶部に対して所定のデータを入力するための入力手段と、
割付プレーンに配列された１つの画素領域について、マスクにより選択されるような割付条件を適用し、適用した割付条件に示されたマスクにより当該画素領域が選択されている場合には、適用した割付条件に示された画像の当該画素領域に対応する画素のもつ画素値に対して、適用中の割付条件に示されたルックアップテーブルによって対応づけられた特定の画素パターンを、当該画素領域に対して割り付ける処理を実行し、全画素領域のそれぞれについて、何らかの画素パターンの割り付けを行う割付処理手段と、
この割付処理手段によって全画素領域に割り付けられた画素パターンを、所定の媒体上に電子ビームを用いて回折格子として描画する電子ビーム描画手段と、
を設けたものである。
【００２０】
（１２）本発明の第１２の態様は、複数枚の画像を回折格子を用いて１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を作成する装置において、
各画像を、所定の画素値をもった多数の画素の配列を示す画像データとして記憶する画像データ記憶部と、
記憶した画像を構成する画素の配列に対応させて、複数の画素領域を配列することにより構成される割付プレーンを定義する割付プレーン定義手段と、
画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンを、格子占有領域、ピッチ、角度、の少なくとも１つを変えることにより複数種類用意し、用意した複数種類の画素パターンをデータとして記憶した画素パターン記憶部と、
割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクを用意し、用意したマスクをデータとして記憶するマスク記憶部と、
画像を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、複数種類の画素パターンのうちの１つを対応づけるルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、
所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、相互に優先順位を定めて複数種類定義した割付条件テーブルを記憶する割付条件テーブル記憶部と、
各記憶部に対して所定のデータを入力するための入力手段と、
割付プレーンに配列された１つの画素領域について所定の割付条件を適用し、適用中の割付条件に示されたマスクにより当該画素領域が選択されている場合には、適用中の割付条件に示された画像の当該画素領域に対応する画素のもつ画素値に対して、適用中の割付条件に示されたルックアップテーブルによって対応づけられた特定の画素パターンを、当該画素領域に対して割り付ける処理を、複数種類の割付条件を優先順位に従って順次適用することにより、当該画素領域に何らかの画素パターンが割り付けられるまで繰り返し実行する作業を行い、この作業を全画素領域について行うことにより、全画素領域のそれぞれについて、何らかの画素パターンの割り付けを行う割付処理手段と、
この割付処理手段によって全画素領域に割り付けられた画素パターンを、所定の媒体上に電子ビームを用いて回折格子として描画する電子ビーム描画手段と、
を設けたものである。
【００２１】
（１３）本発明の第１３の態様は、上述の第１２の態様に係る回折格子記録媒体の作成装置において、
割付条件テーブル内に定義される各割付条件として、重畳割付を許可するか否かを示す多重フラグを付加し、
割付処理手段は、重畳割付を許可するフラグを有する割付条件に基づく（画素パターンの割り付けを行った場合には、更にもう１つ別な画素パターンが重畳して割り付けられるまで、優先順位に従った割付処理を続行するようにしたものである。
【００２２】
【作用】
本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法では、記録すべき画像を構成する画素配列に対応させて複数の画素領域を配列してなる割付プレーンが定義される。一方、この画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンが複数種類用意される。そして、この割付プレーン内の各画素領域に、用意した画素パターンのいずれかを割り付けることにより、１枚の回折格子記録媒体が形成される。
【００２３】
複数の画像を重畳して記録するためには、すべての画像のすべての画素をそのまま記録することはできず、一部の画素についての情報を間引く必要がある。そのために、割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクが定義される。また、各画素のもつ画素値に応じて、所定の画素パターンを特定できるように、個々の画素値に特定の画素パターンを対応づけるルックアップテーブルが用意される。
【００２４】
回折格子記録媒体を作成する作業は、割付プレーンの各画素領域にどの画素パターンを割り付けるべきかを決定する作業になる。この作業を行うために、所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、複数種類定義した割付条件テーブルが用意される。割付プレーンのある特定の画素領域について割り付けるべき画素パターンを決定するには、まず、第１の割付条件に基づいて、所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを参照する。そして、この特定の画素領域が、参照されたマスクによって選択されていた場合には、参照された画像の対応する画素のもつ画素値を認識し、参照されたルックアップテーブルを用いてこの認識した画素値に対応する画素パターンを決定する。この特定の画素領域が、参照されたマスクによって選択されていなかった場合には、次に適用すべき割付条件に基づいて、同じ処理が繰り返される。
【００２５】
このように、マスク、画像、ルックアップテーブル、という３種類の組み合わせからなる割付条件が設定されるので、これらの設定を適宜変えることにより、非常に柔軟な割付態様を指定することが可能になる。このため、多種多様の要望に応じて、複数画像の重畳記録が可能になる。
【００２６】
また、ルックアップテーブル内に、所定の画素値に対しては、対応する画素パターンが存在しないことを示す対応づけを行っておけば、マスクでは選択された画素領域に対しても割り付けを行わない旨の条件設定が可能になり、より柔軟な対応が可能になる。
【００２７】
更に、同一の画素領域に対して、異なる２つの画像に基づく異なる２つの画素パターンを重畳割付するようにすれば、面積の限られた画素領域を有効利用することができ、輝度の高い回折格子記録媒体を実現できる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を図示するいくつかの実施例に基づいて説明する。
【００２９】
§１．本発明の適用対象となる回折格子記録媒体（その１）
本発明は、回折格子記録媒体の作成方法および作成装置に関するものであるが、はじめに、本発明の適用対象となる回折格子記録媒体の基本構成を説明しておく。
【００３０】
まず、この§１において説明する回折格子記録媒体は、複数の画素の集合によって構成されるモノクロ画像Ｑを、媒体上に回折格子として表現したものである。ここでは、図１（ａ）に示すような比較的単純なモノクロ画像Ｑ（英文字の「Ａ」を示す画像）を回折格子記録媒体上に表現する基本的な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。
【００３１】
まず、図１（ａ）に示すモノクロ画像Ｑ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Ｑ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Ｑの画素情報を用意してもかまわない。
【００３２】
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Ｐ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５０μｍ×４５μｍ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、５０μｍ×５０μｍ）や円などの他の形状のものを用いてもよい。
【００３３】
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、所定の基準軸に対して設定された角度である。本明細書では、図示するような方向にＸ軸およびＹ軸をとったＸＹ座標系を定義し、Ｘ軸を基準軸として格子線Ｌの配置角度θを表わすことにする。このような画素パターンＰ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Ｐ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。
【００３４】
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Ｐ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Ｐを配置する割付処理を行う。具体的には、図１（ｂ）に示すモノクロ画像Ｑ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Ｐを対応づける。画素値が「０」である画素には、画素パターンＰ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Ｐを配置してゆく。いわば、図１（ｂ）に示す配列を壁にたとえれば、この壁の中の「１」と描かれた各領域に、図２に示すようなタイルを１枚ずつ貼る作業を行うことになる。この結果、図３に示すような画像パターンが得られる。この画像パターンが最終的に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。
【００３５】
もっとも、図２に示すような画素パターンＰを「タイル」として貼り付ける処理は、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Ｑ全体に対応する画像の右下位置に座標原点Ｏをとった場合、貼り付けるべき画素位置に基づいたオフセット量ａ，ｂを演算により求め、画像データとしての貼り込み処理を行えばよい。このような演算処理の結果、図３に示すようなパターンを示す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。
【００３６】
§２．画素パターンの種類
以上、モノクロ画像Ｑを構成する各画素に、回折格子が形成された画素パターンＰを割り付けることにより、回折格子記録媒体を作成する手法を説明した。上述の例は、単一のモノクロ画像Ｑを１枚の回折格子記録媒体上に記録する例であるため、画素パターンＰは１種類だけですむ。しかし、複数のモノクロ画像を同一の媒体上に重畳して記録したり、複数の単色画像で構成されるカラー画像を同一の媒体上に重畳して記録したりする場合には、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。そこで、まず、画素パターンとして、どのような種類があるかを考えてみる。図２に示す画素パターンは、所定の角度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、配置角度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。
【００３７】
たとえば、格子線の配置角度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、配置角度が、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。
【００３８】
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。いずれも格子線の配置角度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１０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１０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。
【００３９】
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領域に割り付けても、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領域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領域に割り付ければ、画素領域全域に回折格子が形成されることになる（これまで述べてきた例では、いずれもこのように画素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。
【００４０】
この５種類の画素パターンＰ１１〜Ｐ１５では、格子線の配置角度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。
【００４１】
§３．本発明の適用対象となる回折格子記録媒体（その２）
続いて、複数の画素パターンを用いることにより、複数の画像を同一の媒体上に重畳記録した例を示そう。ここでは、図９（ａ）に示すようなモノクロ画像Ａと、図９（ｂ）に示すようなモノクロ画像Ｂと、の２枚の画像を同一の媒体上に重畳記録する場合を考える。ここで、図９（ａ）に示すモノクロ画像Ａは、図１（ａ）に示したモノクロ画像Ｑと同じパターンであるが、両者は解像度に違いがある。すなわち、図１（ａ）に示したモノクロ画像Ｑが７×７の画素配列からなるのに対し、図９（ａ）に示すモノクロ画像Ａは１４×１４の画素配列からなる。図９（ｂ）に示すモノクロ画像Ｂも同様に１４×１４の画素配列からなる。このように、§１の例に比べて解像度の高い画像を用意したのは、２つの画像を、媒体上に重畳して記録するために、画素の間引き処理を行うためである。
【００４２】
図９（ａ），（ｂ）において、画素配列を示す境界線として、実線と破線との両方を用いているが、これは次のような説明を行うための便宜によるものである。いま、図９（ａ），（ｂ）において、実線で囲まれた２×２の画素配列を単位配列と呼ぶことにすると、これらの画像は、この単位配列を７行７列に並べることにより構成されていることになる。ここで、図９（ａ）に示すモノクロ画像Ａについては、各単位配列を構成する２×２の画素のうち、左上の画素と右下の画素とを残し、左下の画素と右上の画素とを間引く処理を行ったとすると、間引き後のモノクロ画像ＡＡは、図１０（ａ）に示すようになる。同様に、図９（ｂ）に示すモノクロ画像Ｂについては、各単位配列を構成する２×２の画素のうち、左下の画素と右上の画素とを残し、左上の画素と右下の画素とを間引く処理を行ったとすると、間引き後のモノクロ画像ＢＢは、図１０（ｂ）に示すようになる。ある程度の解像度をもった画像であれば、このような間引き処理を行った後も、もとの画像のモチーフ（この例の場合は、文字「Ａ」および「Ｂ」）はそのまま表現されている。
【００４３】
さて、上述したような単位配列を利用した間引き処理を行うと、次のようなメリットが得られる。まず、単位配列において、モノクロ画像Ａでは左上の画素と右下の画素とを残し、モノクロ画像Ｂでは左下の画素と右上の画素とを残す、というような排他的な選択を行っているため、間引き後の画像ＡＡ，ＢＢでは、図１０（ａ），（ｂ）を対比すれば明らかなように、画素値“１”が定義された画素（図において黒く塗りつぶされている画素）が両画像で同じ配列位置にくることはない。別言すれば、画像全体について排他性が維持されていることになる。したがって、画像ＡＡと画像ＢＢとは、この状態で重畳しても、画素値“１”が定義された画素どうしが重なり合うことはない。
【００４４】
単位配列を利用した間引き処理のもうひとつのメリットは、間引きされた画素が全画像に関して均一に分布するという点である。すなわち、画像の全領域について、満遍なく間引きが行われる。間引き処理後も、もとの画像のモチーフがそのまま表現されているのは、このような均一な間引きが行われたためである。
【００４５】
ここで、図１１に示すような２種類の画素パターンＰａ，Ｐｂを用意してみる。画素パターンＰａは格子線配置角度θが４５°、画素パターンＰｂは角度θが９０°、で回折格子が形成されている。そして、図１０（ａ）に示す画像ＡＡの画素値“１”の画素には、画素パターンＰａを割り付け、図１０（ｂ）に示す画像ＢＢの画素値“１”の画素には、画素パターンＰｂを割り付けて、同一の媒体上に回折格子パターンを形成すれば、図１２に示すような回折格子記録媒体が得られることになる。前述したように、画像ＡＡと画像ＢＢとは排他性をもっているため、画素パターンＰａ，Ｐｂが同一の画素位置に重複して割り付けられることはない。
【００４６】
ところで、格子線配置角度θの異なる回折格子は観測方向が異なる、ということは既に§２において説明したとおりである。したがって、図１２に示す回折格子記録媒体を、ある方向から観測すると、画像ＡＡが観測され、別な方向から観測すると、画像ＢＢが観測されることになる。３つ以上の画像についても、３種類以上の画素パターンを用いて記録すれば、同様に重畳して記録することが可能である。このように、光学的特性の異なる画素パターンを用いて、それぞれ複数の画像を記録するようにすれば、同一の媒体上に、複数の画像を重畳して記録することができ、観測条件を変えることによって、これら複数の画像を別々に観測することができるという点は、回折格子記録媒体の大きな特徴のひとつである。
【００４７】
§４．本発明の適用対象となる回折格子記録媒体（その３）
上述の§３では、複数のモノクロ画像を同一の媒体上に重畳して記録した回折格子記録媒体の例を示した。この原理を用いれば、カラー画像を記録することも可能である。たとえば、ＲＧＢの三原色からなるカラー画像は、単色画像Ｒ，単色画像Ｇ，単色画像Ｂ、といった３つの画像を同一の媒体上に重畳して記録することにより表現可能である。これは一般の印刷で利用されている手法である。ただ、一般の印刷のように、いわゆるフルカラー画像を表現するためには、各画素のもつ色成分とともに、各画素のもつ画素値（濃度値／輝度値）を回折格子として表現する必要がある。そのためには、次のような方法を採ればよい。
【００４８】
いま、多数の画素から構成される一般的なカラー画像（ラスター画像）を考える。このカラー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。ここに述べる方法の基本原理は、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ることにある。
【００４９】
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、カラー画像が定義されている典型的な例について考える。§２で述べたように、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。
【００５０】
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（２^８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（２^４通り）を用意するだけですむ。
【００５１】
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１３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Ｒ_０〜Ｒ_２５５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Ｇ_０〜Ｇ_２５５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Ｂ_０〜Ｂ_２５５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。
【００５２】
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、いずれも格子線配置角度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、実際には格子線配置角度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、格子線配置角度は多少異なっていてもかまわない。
【００５３】
なお、図１３に示す例では、いずれも各格子占領領域の左上隅を、各画素領域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。
【００５４】
三原色からなるカラー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。そこで本実施例では、図１４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１４（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１４（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。
【００５５】
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領域を形成する。そして、個々の画素領域内に、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１５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。各画素領域には、種々の画素パターンが配置されているが、図１４（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。
【００５６】
画素領域マトリックスは、図１４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領域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１４に示す例では、９つの画素領域内に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。
【００５７】
以上の説明により、ＲＧＢの三原色からなるカラー画像を回折格子記録媒体上に表現する基本原理は理解できたであろう。このような基本原理に基づいて、実際に回折格子記録媒体を作成する具体的な手法を以下に説明する。
【００５８】
はじめに、三原色の各色成分ごとの単色画像Ｒ，単色画像Ｇ，単色画像Ｂを、ラスターデータの形式で用意する。ここでは、図１６に示すように、６行６列に配列された３６個の画素からなる単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂ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画像を用いるのが一般的である。このような３つの単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂから構成されるカラー画像は、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。
【００５９】
図１６に示すように、各単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂを構成する３６個の画素は、それぞれ、ＲＧＢの色成分についての画素値をもっている。たとえば、単色画像Ｒに関しては、１行１列目の画素は、原色Ｒについての画素値Ｒ（１，１）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）を有している。同様に、単色画像Ｇに関しては、ｉ行ｊ列目の画素は、原色Ｇについての画素値Ｇ（ｉ，ｊ）を有し、単色画像Ｂに関しては、ｉ行ｊ列目の画素は、原色Ｂについての画素値Ｂ（ｉ，ｊ）を有している。これらの画素値は、この実施例では、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。
【００６０】
こうして用意した３つの単色画像の６行６列の画素に対応して、６行６列に配列された画素領域を用意する。そして、ｉ行ｊ列目の画素と、ｉ行ｊ列目の画素領域とを１対１に対応させ、各画素領域には、対応する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、単色画像は３枚あるので、この３枚の画像のうちのいずれか１枚を選択し、選択された単色画像についての画素値だけを利用する必要がある。選択されなかった２枚の単色画像についての同じ配列位置の画素がもつ画素値は、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り、間引きされたことになる。このような画素の間引きは、個々の単色画像についての均一に行う必要がある。
【００６１】
図１６に示す３枚の単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに対して、このような均一な間引き処理を行った一例を図１７に示す。二本線で抹消された画素値が間引きされた画素についてのものである。この図１７に示す間引き処理は、図１４（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１４（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１６に示す各単色画像の画素配列に対応づけ、画素領域マトリックス内にその単色画像の色が記されている場合は、その画素を残し、その単色画像の色が記されていない場合は、その画素を抹消する処理を行ったものである。その結果、図１７において抹消されずに残った各画素は、各単色画像上で均一に分布しており、しかも、３枚の単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂ間において排他的なものになる。別言すれば、６×６の配列の特定の位置に抹消されずに残った画素は、３つの単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂにおいてただ１つだけになる。結局、抹消されずに残った画素だけを集めると、図１８に示すような６行６列の画素配列が得られるので。そこで、この画素配列に対応して、図１９に示すような６行６列の画素領域配列を用意し、各画素領域内に、図１８に示す対応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。図１９には、このようにして画素パターンを割り付けた結果の一例が示されている。より具体的に説明すれば、図１８における１行１列目の画素値Ｒ（１，１）＝「６４」の場合は、図１３に示す７６８通りの画素パターンの中の画素パターンＲ_６４を選択し、この画素パターンＲ_６４を図１９における１行１列目の画素領域に割り付けることになる。図１９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。
【００６２】
こうして、図１９に示す３６個の画素領域のすべてに、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１９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１４（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、もとのカラー画像が観測されることになる。
【００６３】
§５．本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法の基本概念
以上、本発明の適用対象となる回折格子記録媒体を、いくつかの例について示したが、これらの回折格子記録媒体を作成するためには、図２０に示すような基本的なプロセスが必要であることがわかる。すなわち、予めいくつかの画素パターン群を用意しておく。ここで、各画素パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…は、§２において述べたように、格子線のピッチｐや角度θ、あるいは格子占有領域Ｖの面積などを変えることにより、互いに光学的な特性が異なるようにする。一方、媒体上に記録すべきいくつかの画像Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を用意し、これらの画像の画素配列に対応して、所定の画素領域を配列させた割付プレーンＵを用意する。ここで、割付プレーンＵ上の画素領域は、用意した画素パターンを割り付けるための領域である。
【００６４】
この図２０に示す例では、３つの画像Ｑ１〜Ｑ３は、いずれもＩ行Ｊ列の画素配列を有し、割付プレーンＵも同じくＩ行Ｊ列の画素領域配列を有するが、これらの配列の大きさは必ずしも一致させる必要はなく、各配列について何らかの位置的な対応関係が定義できればよい。たとえば、画像Ｑ１がＩ行Ｊ列であるのに対し、画像Ｑ２が（２×Ｉ）行（２×Ｊ）列であったとしても、画像Ｑ１内の（ｉ，ｊ）の位置にある画素と、画像Ｑ２内の（２ｉ，２ｊ）の位置にある画素とを対応づけるようにすれば、画像Ｑ１と画像Ｑ２とを重畳して記録することは可能である。同様に、画像Ｑ２が（２×Ｉ）行（２×Ｊ）列であるときに、割付プレーンＵとしてＩ行Ｊ列の画素領域配列をもったものを定義した場合も、割付プレーンＵ内の（ｉ，ｊ）の位置にある画素領域と、画像Ｑ２内の（２ｉ，２ｊ）の位置にある画素とを対応づけるようにすれば、画像Ｑ２を割付プレーンＵ上に記録することが可能になる。ただ、以下の実施例では、便宜上、各画像と割付プレーンＵに、同じ大きさの配列を用いた場合を説明する。
【００６５】
媒体上に記録すべき回折格子パターンを、割付プレーンＵ上に得るためには、割付プレーンＵ上の各画素領域について、画素パターン群の中から１つの画素パターンを特定し、この特定した画素パターンをその画素領域に割り付ける処理を行えばよい。割付プレーンＵ上の位置（ｉ，ｊ）にある割付領域に割り付けるべき画素パターンを特定するには、次のようなプロセスが実行される。まず、複数の画像Ｑ１〜Ｑ３の中から、いずれか１つの画像を選択する。たとえば、図２０の例に示されているように、画像Ｑ２が選択されたとする。次に、この画像Ｑ２内の位置（ｉ，ｊ）にある画素についての画素値を認識する。そして、この画素値に基づいて、画素パターン群の中から１つの画素パターンを特定するのである。
【００６６】
これまでに述べてきた回折格子記録媒体の例は、いずれもこのようなプロセスによって作成することができる。ただ、§１において述べたような単一のモノクロ画像Ｑのみを記録する場合には、用意する画像Ｑは１枚だけであり、用いる画素パターンＰも１種類だけであるから、複数の画像から１つの画像を選択するプロセスや、画素パターン群の中から１つの画素パターンを選択するプロセスは省略されることになる（もっとも、画素値“１”の場合には画素パターンＰを割り付け、画素値“０”の場合には回折格子が全く形成されていない「いわば無地の画素パターン」を割り付けると考えれば、画素値に基づいて、用いる画素パターンを２とおりのいずれかに選択していることになる）。
【００６７】
ここで、用いる画像の数や画素パターンの数が増えてくると、画像を選択するプロセスや画素パターンを選択するプロセスが複雑になってくる。本発明は、このような選択プロセスをできるだけ効率化し、種々雑多の要望に応じた回折格子記録媒体を容易に作成することを目的としてなされたものである。
【００６８】
それでは、本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法の基本概念を、図２１を参照して説明する。この図２１において、画素パターン群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…と、画像Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３と、割付プレーンＵとは、図２０に示したものと同じである。本発明では、更に、マスクＭ１，Ｍ２，Ｍ３と、ルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，ＬＵＴ３と、割付条件テーブルＴＢＬと、を定義する。
【００６９】
ここで、マスクＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、いずれも割付プレーンＵ上に配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのものである。これは、次のようなモデルで考えれば、理解しやすい。いま、図２１に示すように、画素領域をＩ行Ｊ列に配列してなる割付プレーンＵが定義されているものとする。そして、割付プレーンＵと同じ面積をもった板を用意し、この板の部分部分に開口窓を形成する。ただし、開口窓の大きさおよび形成位置は、割付プレーンＵ上に配列された画素領域に適合したものとする。このような板を、割付プレーンＵの上に重ねると、割付プレーンＵ上のいくつかの画素領域は板によって覆われて隠されるが、開口窓の部分の画素領域は、窓から覗いて見える状態になる。マスクＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、ちょうどこの板のような働きをする。ここでは、開口窓から覗いて見える状態になった画素領域を、このマスクによって「選択された画素領域」と呼び、板によって隠されてしまった画素領域を、このマスクによって「選択されなかった画素領域」と呼ぶことにする。
【００７０】
開口窓の位置がそれぞれ異なった複数種類のマスクを用意しておけば、どのマスクを割付プレーンＵに適用するかによって、選択される画素領域が変わることになる。実は、このマスクは、これまで述べてきた回折格子記録媒体を作成する際に行った「間引き処理」を行うために用いる道具ということになる。複数のマスクのそれぞれに、どのように開口窓を形成しておけば、正しい「間引き処理」を行うことができるか、という点については、後に詳述する。
【００７１】
図２１に示すルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，ＬＵＴ３は、各画像Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、画素パターン群内の１つの画素パターンを対応づけるためのテーブルである。実際には、画素パターン群内の個々の画素パターンには、それぞれ所定の画素パターンコード（たとえば、シリアル番号）が付与されており、各ルックアップテーブルは、画素値をこの画素パターンコードに変換する機能を有することになる。すなわち、１つの画素値が与えられた場合、このルックアップテーブルを用いることにより、１つの画素パターンコードが与えられ、１つの画素パターンが特定されることになる。たとえば、画素値が８ビット（０〜２５５）で与えられる場合には、各ルックアップテーブルＬＵＴ１，ＬＵＴ２，ＬＵＴ３は、それぞれ、０〜２５５の２５６通りの画素値を、特定の画素パターンコードに変換するためのテーブルとして機能することになる。
【００７２】
なお、図２１では、ルックアップテーブルＬＵＴｘ、画像Ｑｘ，マスクＭｘ（ただし、ｘ＝１，２または３）を縦方向に並べて示してあるが、必ずしも、縦に並んだものを１グループとして組み合わせて適用するとは限らない。たとえば、マスクＭ１と、画像Ｑ２と、ルックアップテーブルＬＵＴ３と、を組み合わせて適用する場合もある。また、この図２１の例では、ルックアップテーブル、画像、マスク、ともに３種類ずつ用意してあるが、用意する数はそれぞれバラバラでも構わない。
【００７３】
図２１の左下に示す割付条件テーブルＴＢＬは、割付プレーンＵの各画素領域に、所定の画素パターンを割り付ける処理を実行するために重要な機能を果たすテーブルである。このテーブルは、所定の画像、所定のマスク、所定のルックアップテーブル、という組み合わせからなる割付条件を、相互に優先順位を定めて複数種類定義したものである。たとえば、この図に示されている例では、第１順位の割付条件として、「マスクＭ１＋画像Ｑ３＋ルックアップテーブルＬＵＴ１」という組み合わせが示されており、第２順位の割付条件として、「マスクＭ２＋画像Ｑ２＋ルックアップテーブルＬＵＴ２」という組み合わせが示されており、第３順位の割付条件として、「マスクＭ３＋画像Ｑ１＋ルックアップテーブルＬＵＴ２」という組み合わせが示されている。この割付条件テーブルＴＢＬの意味するところを、簡単に説明すると次のようになる。
【００７４】
はじめに、第１順位の割付条件である「マスクＭ１＋画像Ｑ３＋ルックアップテーブルＬＵＴ１」という組み合わせを考える。まず、この割付条件に示されているマスクＭ１を割付プレーンＵに適用し、所定位置の画素領域の選択を行う。そして、選択された個々の画素領域については、次のようにして１つの画素パターンを特定し、これを割り付ける。すなわち、この割付条件に示されている画像Ｑ３において、対応する位置にある画素の画素値を認識し、この割付条件に示されているルックアップテーブルＬＵＴ１を用いて、この認識した画素値を画素パターンコードに変換する。そして、得られた画素パターンコードに対応する画素パターンを、当該画素領域に割り付けるのである。こうして、マスクＭ１によって選択された画素領域には、すべて何らかの画素パターンが割り付けられることになる。
【００７５】
次に、第２順位の割付条件である「マスクＭ２＋画像Ｑ２＋ルックアップテーブルＬＵＴ２」という組み合わせを考える。まず、この割付条件に示されているマスクＭ２を割付プレーンＵに適用し、所定位置の画素領域の選択を行う。そして、選択された個々の画素領域について、前述の方法と同様にして、１つの画素パターンを割り付ける。すなわち、この割付条件に示されている画像Ｑ２において、対応する位置にある画素の画素値を認識し、この割付条件に示されているルックアップテーブルＬＵＴ２を用いて、この認識した画素値を画素パターンコードに変換する。そして、得られた画素パターンコードに対応する画素パターンを、当該画素領域に割り付けるのである。ただし、既に第１順位の割付条件に基づいて、割り付けが完了している画素領域については、再度の割り付けは行わないようにする。各割付条件に優先順位をつける意義はここにある。もっとも、各マスクによる画素領域の選択が、排他的になっていれば、同一の画素領域はいずれかのマスクでのみ選択されることになるので、割付条件に優先順位をつけておく必要はない。
【００７６】
第３順位の割付条件を適用する場合も全く同様である。今度は、マスクＭ３，画像Ｑ１，ルックアップテーブルＬＵＴ２という組み合わせで適用し、必要な画素領域に対して所定の画素パターンを割り付けることになる。
【００７７】
こうして、最終順位の割付条件を適用した割付処理を完了した時点で、割付プレーンＵ上のすべての画素領域に対して何らかの画素パターンが割り付けられるようにしておけば、割付プレーンＵ上に最終的な回折格子パターンが得られることになる。
【００７８】
このような割付条件テーブルＴＢＬに基づく割付処理を、コンピュータを利用して行う場合の好ましい処理手順の一例を図２２に示す。まず、ステップＳ１において、Ｉ行Ｊ列からなる配列上の位置を示すパラメータｉおよびｊを、それぞれ初期値１に設定する。すなわち、図２１に示す割付プレーンの１行１列目に配置された画素領域に対する画素パターンの割付処理から実行されることになる。続いて、ステップＳ２において、優先順位を示すパラメータｋ（優先順位を定義しない場合は、処理順を示すパラメータになる）を、第１順位を示す１に設定する。そして、ステップＳ３において、順位ｋの割付条件に示されているマスクを用いた場合に、位置（ｉ，ｊ）の画素領域が選択されるかを判断する。この画素領域が選択される場合には、ステップＳ５以下に進み、１つの画素パターンを特定して割り付ける処理が行われるが、選択されない場合には、ステップＳ４において、ｋが１だけインクリメントされ、次の順位の割付条件が適用されることになる。なお、ステップＳ３およびＳ４において無限ループに陥らないようにするために、最終順位の割付条件までには、必ず画素領域の選択が行われるようにマスクを設定しておくようにする。
【００７９】
さて、順位ｋの割付条件に示されているマスクにより、位置（ｉ，ｊ）の画素領域が選択されると、ステップＳ５において、順位ｋの割付条件に示されている画像の位置（ｉ，ｊ）の画素値が読み出される。更に、ステップＳ６において、順位ｋの割付条件に示されているルックアップテーブルを用いて、ステップＳ５で読出した画素値を画素パターンコードに変換する処理が行われる。そして、ステップＳ７において、変換後の画素パターンコードに対応する画素パターンが定義されているか否かが判断される。前述したように、画素パターンコードは、画素パターン群内に用意された個々の画素パターンに付与したコードであり、基本的には、ルックアップテーブルによって変換された画素パターンコードは、必ず１つの画素パターンに対応することになる。ただ、後述する§１０あるいは§１１で説明する実施例では、対応する画素パターンが存在しない特殊な画素パターンコード「φ」を用いた態様が示されている。このステップＳ７は、そのような特殊な態様を実施する上での処理を示したものであり、ルックアップテーブルによる変換の結果、画素パターンが定義されていない特殊な画素パターンコード「φ」が得られた場合には、ステップＳ４へと戻り、次の順位の割付条件を適用した処理に移ることになる。
【００８０】
通常は、ステップＳ７からステップＳ８に進み、得られた画素パターンコードに基づいて、特定の画素パターンが選択され、この画素パターンが、割付プレーンＵ上の位置（ｉ，ｊ）の画素領域に割り付けられることになる。結局、画素パターンが特定されるまで、ステップＳ４を経て下の順位の割付条件が適用されてゆくことになるが、いずれかの順位の割付条件において、特定の画素パターンがその画素領域に割り付けられることになる。
【００８１】
こうして、位置（ｉ，ｊ）の画素領域に対しての割付処理が完了すると、ステップＳ９およびステップＳ１０を経て、パラメータｉ，ｊが更新され、同様の割付処理が繰り返し実行されることになる。そして、最終的にＩ行Ｊ列目の画素領域まですべて割付処理が完了すれば、割付プレーンＵ上に所望の回折格子パターンが得られることになる。
【００８２】
§６．好ましいマスクの定義方法
以上、本発明に係る方法の基本概念を説明したが、複数の画像を同一の媒体上の重畳して記録するためには、特有のマスクを用いる必要がある。ここでは、個々の事例に対して、好ましいマスクの定義方法を具体例に即して説明する。
【００８３】
たとえば、§３において述べた２つのモノクロ画像ＡおよびＢを、同一の媒体上に重畳記録する具体例を考えてみよう。この場合、図９（ａ），（ｂ）に示したモノクロ画像Ａ，Ｂに対して、それぞれ所定の間引き処理を行って画像ＡＡ，ＢＢを得て、この画像ＡＡ，ＢＢに基づいて、図１２に示すような回折格子記録媒体が作成された。このような間引き処理を実行するには、図２３に示すようなマスクＭ２１，Ｍ２２が適している。いずれもハッチングを施した領域が非選択領域、白抜きの領域が選択領域（板の設けられた開口窓）を示している。より具体的に説明すると、図２３に示すマスクＭ２１のような市松模様状のマスクを用意し（マスクＭ２１は、８×８の画素配列しかもたないので、同様のパターンで、１４×１４の画素配列をもったマスクを用意する）、これを図９（ａ）に示すモノクロ画像Ａ（同じく１４×１４の画素配列をもつ）の上に重ね、マスクによって選択された画素だけを抽出すれば、図１０（ａ）に示す間引き後の画像ＡＡが得られる。同様に、図２３に示すマスクＭ２２のような市松模様状のマスクを用意し（やはり、マスクＭ２２は、８×８の画素配列しかもたないので、同様のパターンで、１４×１４の画素配列をもったマスクを用意する）、これを図９（ｂ）に示すモノクロ画像Ｂ（同じく１４×１４の画素配列をもつ）の上に重ね、マスクによって選択された画素だけを抽出すれば、図１０（ｂ）に示す間引き後の画像ＢＢが得られる。
【００８４】
結局、画像Ａ→画像ＡＡへの間引き処理は、マスクＭ２１を用いることにより実行でき、画像Ｂ→画像ＢＢへの間引き処理は、マスクＭ２２を用いることにより実行できる。ここで、マスクＭ２１とＭ２２とは、互いに排他的な画素領域の選択を行うマスクになっている。なお、マスクＭ２１やＭ２２を定義するには、図２３において太線で囲った２行２列の単位配列についての選択領域／非選択領域の位置関係を定義しておくだけでよい。いずれのマスクも、この単位配列を縦横に繰り返し配置することにより得られる周期的なマスクになっている。
【００８５】
続いて、§４において述べたカラー画像を、同一の媒体上に重畳記録する具体例を考えてみよう。この場合、図１６に示した３つの単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、図１７に示すような所定の間引き処理を行う必要があった。このような間引き処理を実行するには、図２４に示すようなマスクＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３が適している。すなわち、図２４に示すマスクＭ３１を単色画像Ｒの上に重ね、マスクによって選択された画素だけを抽出すれば、図１７の単色画像Ｒのうち、抹消されずに残った画素が得られる。同様に、図２４に示すマスクＭ３２，Ｍ３３をそれぞれ単色画像Ｇ，Ｂの上に重ね、マスクによって選択された画素だけを抽出すれば、図１７の単色画像Ｇ，Ｂのうち、抹消されずに残った画素が得られる。
【００８６】
しがたって、図１６に示す３枚の単色画像に対して、図１７に示すような間引き処理を行うには、図２４に示すような３枚のマスクＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３を用いればよいことになる。ここで、これらのマスクＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３は、やはり互いに排他的な画素領域の選択を行うマスクになっている。なお、これらのマスクを定義するには、やはり図２４において太線で囲った３行３列の単位配列についての選択領域／非選択領域の位置関係を定義しておくだけでよい。いずれのマスクも、この単位配列を縦横に繰り返し配置することにより得られる周期的なマスクになっている。
【００８７】
ここで、上述したようなマスクを論理的に定義するための便利な手法を開示しておく。たとえば、２行２列の単位配列で表現されるマスクについての定義方法を図２５に示す。まず、この単位配列の各位置に、図のような位置番号を定義する。この位置番号はどのような位置順に定義してもかまわないが、２^ｎ（ｎは０，１，２，…なる整数）として表わされる数を順に定義するようにする。このように定義した位置番号を用いれば、この２行２列の単位配列内の任意の位置を、１つの数値で示すことができ、この数値の和を用いることにより、そのマスクのパターン（選択領域／非選択領域の位置関係）を定義することができる。たとえば、マスクＭ２１の開口窓の部分は、位置番号１と位置番号８であるから、これらの和１＋８＝９により、マスクＭ２１のパターンを定義できる。同様に、マスクＭ２２の開口窓の部分は、位置番号２と位置番号４であるから、これらの和２＋４＝６により、マスクＭ２２のパターンを定義できる。結局、単位配列の大きさと、開口窓の位置を示す位置番号の和（以下、開口位置と呼ぶ）と、が特定できれば、１つのマスクが特定できることになる。すなわち、図２６に示したように、マスクＭ２１については、単位配列「２×２」、開口位置「９」なる情報により表現することができ、マスクＭ２２については、単位配列「２×２」、開口位置「６」なる情報により表現することができる。
【００８８】
３行３列の単位配列で表現されるマスクについても同様である。この場合は、図２７に示すように位置番号の定義を行うことにより、マスクＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３を定義することができる。すなわち、図２８に示したように、マスクＭ３１については、単位配列「３×３」、開口位置「２７３」なる情報により表現することができ、マスクＭ３２については、単位配列「３×３」、開口位置「９８」なる情報により表現することができ、マスクＭ３３については、単位配列「３×３」、開口位置「１４０」なる情報により表現することができる。
【００８９】
なお、ここではもう１つ、図２９に示すような１行１列の単位配列で表現されるマスクＭ０についても述べておく。この単位配列は、開口窓のみから構成されており、このような単位配列を縦横に多数配列してなるマスクＭ０は、結果的に、全領域が開口窓となり、実質的には、マスクとしての機能は果たさない。別言すれば、このようなマスクＭ０を割付プレーンＵ上に重ねても、すべての画素領域が選択されてしまうことになる。ただ、このような「マスクとしての機能を果たさないマスクＭ０」も本発明では有用である。たとえば、優先順位の低い割付条件において、このようなマスクＭ０を用いることにしておけば、すべての画素領域を選択することができ、これまでに割り付けが行われていない残りの画素領域すべてに対する割付処理を行うようなことができる。また、次に述べる§７のような実施例を行う場合にも利用できる。このような１行１列の単位配列からなるマスクＭ０は、図３０に示すように、単位配列「１×１」、開口位置「１」なる情報により表現することができる。
【００９０】
§７．回折格子記録媒体（その１）への適用
ここでは、§１において述べた回折格子記録媒体を作成するために、本発明を適用した実施例を述べる。もっとも、§１において述べた回折格子記録媒体は、図１（ａ）に示すような単一のモノクロ画像Ｑを、図２に示す単一の画素パターンＰによって記録したものであるから、実際には、本発明に係る方法を適用しなくても、単純な作業により割付処理が可能である。ここでは、このような単純な例についても本発明に係る方法が有効であることを示すために、以下の説明を行うことにする。
【００９１】
いま、図３１に示すように、画素パターン群として、２種類の画素パターンＰおよびＰＰを用意する。ここで、画素パターンＰは、図２に示す回折格子パターンであるが、画素パターンＰＰは、回折格子が全く形成されていない「ダミー」ともいうべきパターンである。一方、ルックアップテーブルＬＵＴ０としては、画素値“０”に対しては、画素パターンコード“ＰＰ”、画素値“１”に対しては、画素パターンコード“Ｐ”を与えるテーブルを用意しておく。また、マスクとしては、上述したように、単位配列「１×１」、開口位置「１」なる情報により表現することができる「マスクとしての機能を果たさないマスクＭ０」を用意する。用意する画像は、もちろん、図１（ａ）に示すモノクロ画像Ｑである。そして、割付条件テーブルＴＢＬとしては、第１順位に、単位配列「１×１」，開口位置「１」なるマスクＭ０と、画像Ｑと、ルックアップテーブルＬＵＴ０と、の組み合わせを示す割付条件だけを定義しておく。
【００９２】
このような条件設定に基づいて、図２２に示す流れ図に示す割付処理を実施すれば、割付プレーンＵ上には、図３に示すような回折格子記録媒体のパターンが得られることになる。マスクＭ０はすべてを選択するマスクであるから、第１順位の割付条件ですべての割り付けが完了する。割付プレーンＵの所定の位置（ｉ，ｊ）に割り付けるべき画素パターンは次のようにして決定される。すなわち、画像Ｑの位置（ｉ，ｊ）の画素の画素値を参照し、この画素値が“０”であれば画素パターンＰＰが割り付けられ、“１”であれば画素パターンＰが割り付けられることになる。
【００９３】
§８．回折格子記録媒体（その２）への適用
続いて、§３において述べた回折格子記録媒体を作成するために、本発明を適用した実施例を述べる。すなわち、図９（ａ）に示すようなモノクロ画像Ａと、図９（ｂ）に示すようなモノクロ画像Ｂと、を同一の媒体上に重畳記録することにより、図１２に示すような回折格子記録媒体が得られることになる。
【００９４】
まず、図３２に示すように、画素パターン群として、３種類の画素パターンＰａ，Ｐｂ，ＰＰを用意する。ここで、画素パターンＰａおよびＰｂは、図１１に示すように、互いに格子線配置角度が異なる画素パターンである。画素パターンＰａは、モノクロ画像Ａを表現するために利用され、画素パターンＰｂは、モノクロ画像Ｂを表現するために利用されることになる。また、画素パターンＰＰは、§７の例と同様に、回折格子が全く形成されていない「ダミー」ともいうべきパターンである。
【００９５】
一方、ルックアップテーブルとしては、画像Ａについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ１と、画像Ｂについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ２と、の２種類を用意する。ルックアップテーブルＬＵＴ１においては、画素値“０”に対しては、画素パターンコード“ＰＰ”、画素値“１”に対しては、画素パターンコード“Ｐａ”が与えられる。これに対して、ルックアップテーブルＬＵＴ２においては、画素値“０”に対しては、同じように画素パターンコード“ＰＰ”が与えられるが、画素値“１”に対しては、画素パターンコード“Ｐｂ”が与えられる。
【００９６】
続いて、マスクとしては、図２３に示したように、画像Ａについて適用するためのマスクＭ２１（単位配列「２×２」、開口位置「９」）と、画像Ｂについて適用するためのマスクＭ２２（単位配列「２×２」、開口位置「６」）と、が用意される。
【００９７】
そして、割付条件テーブルＴＢＬとしては、第１順位に、単位配列「２×２」，開口位置「９」なるマスクＭ２１と、画像Ａと、ルックアップテーブルＬＵＴ１と、の組み合わせを示す割付条件を設定し、第２順位に、単位配列「２×２」，開口位置「６」なるマスクＭ２２と、画像Ｂと、ルックアップテーブルＬＵＴ２と、の組み合わせを示す割付条件を設定しておく。もっとも、この実施例の場合、この割付条件の優先順位を入れ替えても同じ結果が得られるので、優先順位の定義は必要なく、順位は単なる処理順位を示すものになる。
【００９８】
このような条件設定に基づいて、図２２に示す流れ図に示す割付処理を実施すれば、割付プレーンＵ上には、図１２に示すような回折格子記録媒体のパターンが得られることになる。第１順位の割付条件においては、マスクＭ２１によって選択された画素領域について、画像Ａについての割り付け（画素パターンＰａまたはＰＰ）が行われ、第２順位の割付条件においては、マスクＭ２２によって選択された画素領域について、画像Ｂについての割り付け（画素パターンＰｂまたはＰＰ）が行われる。
【００９９】
§９．回折格子記録媒体（その３）への適用
続いて、§４において述べた回折格子記録媒体を作成するために、本発明を適用した実施例を述べる。すなわち、図１６に示すような３枚の単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂを、同一の媒体上に重畳記録することにより、図１９に示すような割付結果が得られることになる。
【０１００】
まず、図３３に示すように、画素パターン群として、Ｒ_０〜Ｒ_２５５、Ｇ_０〜Ｇ_２５５、Ｂ_０〜Ｂ_２５５なる７６８通りの画素パターンを用意する。これらの画素パターンは、図１３に示したものであり、各色成分ごとに、２５６段階の階調表現を定義したものである。
【０１０１】
一方、ルックアップテーブルとしては、単色画像Ｒについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ１と、単色画像Ｇについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ２と、単色画像Ｂについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ３と、の３種類を用意する。ルックアップテーブルＬＵＴ１においては、画素値“０〜２５５”の２５６通りのすべてに対して、画素パターンコード“Ｒ_０〜Ｒ_２５５”が定義されており、ルックアップテーブルＬＵＴ２においては、画素値“０〜２５５”の２５６通りのすべてに対して、画素パターンコード“Ｇ_０〜Ｇ_２５５”が定義されており、ルックアップテーブルＬＵＴ３においては、画素値“０〜２５５”の２５６通りのすべてに対して、画素パターンコード“Ｂ_０〜Ｂ_２５５”が定義されている。したがって、たとえば同じ画素値「１２８」であっても、ルックアップテーブルＬＵＴ１を適用すると、画素パターンＲ_１２８が特定され、ルックアップテーブルＬＵＴ２を適用すると、画素パターンＧ_１２８が特定されることになる。
【０１０２】
また、マスクとしては、図２４に示したように、単色画像Ｒについて適用するためのマスクＭ３１（単位配列「３×３」、開口位置「２７３」）と、単色画像Ｇについて適用するためのマスクＭ３２（単位配列「３×３」、開口位置「９８」）と、単色画像Ｂについて適用するためのマスクＭ３３（単位配列「３×３」、開口位置「１４０」）と、が用意される。
【０１０３】
そして、割付条件テーブルＴＢＬとしては、第１順位に、単位配列「３×３」，開口位置「２７３」なるマスクＭ３１と、単色画像Ｒと、ルックアップテーブルＬＵＴ１と、の組み合わせを示す割付条件を設定し、第２順位に、単位配列「３×３」，開口位置「９８」なるマスクＭ３２と、単色画像Ｇと、ルックアップテーブルＬＵＴ２と、の組み合わせを示す割付条件を設定し、第３順位に、単位配列「３×３」，開口位置「１４０」なるマスクＭ３３と、画像Ｂと、ルックアップテーブルＬＵＴ３と、の組み合わせを示す割付条件を設定しておく。もっとも、この実施例の場合も、この割付条件の優先順位を入れ替えても同じ結果が得られるので、優先順位の定義は不要であり、順位は単なる処理順位を示すものになる。
【０１０４】
このような条件設定に基づいて、図２２に示す流れ図に示す割付処理を実施すれば、割付プレーンＵ上には、図１９に示すような割り付け結果が得られることになる。第１順位の割付条件においては、マスクＭ３１によって選択された画素領域について、単色画像Ｒについての割り付け（画素パターンＲ_０〜Ｒ_２５５）が行われ、第２順位の割付条件においては、マスクＭ３２によって選択された画素領域について、単色画像Ｇについての割り付け（画素パターンＧ_０〜Ｇ_２５５）が行われ、第３順位の割付条件においては、マスクＭ３３によって選択された画素領域について、単色画像Ｂについての割り付け（画素パターンＢ_０〜Ｂ_２５５）が行われる。
【０１０５】
なお、上述の例では、各色成分ごとの２５６段階の階調に対して、それぞれ異なる画素パターンを用意しているが、ルックアップテーブルの構成を変えることにより、画素値を間引き、必要な画素パターンの数を少なくすることも可能である。たとえば、図３３に示すルックアップテーブルＬＵＴ１の代わりに、図３４に示すルックアップテーブルＬＵＴ１を用いる場合を考える。図３３のルックアップテーブルＬＵＴ１では、２５６段階の各画素値にそれぞれ画素パターンＲ_０〜Ｒ_２５５を対応させていたが、図３４に示すルックアップテーブルＬＵＴ１では、隣接する４つの画素値に対して、同一の画素パターンコードを対応づけているため、用意すべき画素パターンは、Ｒ_０，Ｒ_４，Ｒ_８，Ｒ_１２，…，Ｒ_２５２と全部で６４通りに節約されている。階調表現が多少粗くなるが、画素パターン群を記憶するための記憶手段の容量を節約することができる。
【０１０６】
また、各画素パターンは、図形パターンに展開した状態で記憶しておく必要はない。たとえば、図３５に示すようなテーブルを用意しておき、各画素パターンを、画素パターンコードと、画素領域に対する格子占有領域の面積比と、格子線配置ピッチｐと、格子線配置角度θと、を数値で用意しておき、割付プレーンＵ上に各画素パターンを割り付けた後に、それぞれ図形パターンに展開するようにすると、記憶容量の節約ができるし、演算負担も軽減される。
【０１０７】
§１０．優先順位を利用した適用例
続いて、少し変わった適用例を述べてみる。たとえば、図３６に示すように、４枚の画像Ａ〜Ｄを同一の媒体上に重畳して記録することを考える。このとき、割付プレーンＵ上に、図の下方の単位配列に示すような割り付けを行うものとする。すなわち、位置番号１で示される左上位置には画像Ａを割り付け、位置番号２で示される右上位置および位置番号４で示される左下位置には画像Ｂを割り付けるものとする。そして、位置番号８で示される右下位置には、少し特殊な割り付けを行うことにする。まず、原則的には、画像Ａを割り付けるのであるが、画像Ａの画素値が“２５５”であった場合には、画像Ａではなく画像Ｃを割り付けるようにし、画像Ｃの画素値も“２５５”であった場合には、画像Ｃではなく画像Ｄを割り付けるようにする。
【０１０８】
このように説明すると、この位置番号８で示される右下位置の割付態様は、非常に特殊な態様のような印象を受けるかもしれないが、実際には、このような割付態様はよく利用される。通常、画像Ａ〜Ｄは、何らかの絵柄が表現されており、絵柄の部分と背景の部分とに区別される。上述の割付態様は、「画像Ａ，Ｃ，Ｄの絵柄の部分が重なった場合には、画像Ａ，Ｃ，Ｄの順に優先して表示する」ことを示しているに他ならない。たとえば、各画像について、背景の部分の画素はすべて画素値“２５５”を用い、絵柄の部分には画素値“０”〜“２５４”までを用いるように決めておくと、画素値“２５５”は「背景部分」を示す特殊な画素値になる。すなわち、複数の画像を重ねたときに、画素値“２５５”は透明色を示す値と考えればよい。この例の場合、上から順に、画像Ａ，Ｃ，Ｄが重なっており、画像Ａの絵柄部分については、画像Ａが表示されるが、背景部分については透明であるため（画素値が“２５５”）、その下の画像Ｃが透けて見えることになる。更に、この画像Ｃの背景部分については透明であるため（画素値が“２５５”）、更にその下の画像Ｄが透けて見えることになる。
【０１０９】
位置番号８で示される右下位置の割付態様は、上述のようなモデルを想定したときの割付態様ということになる。ここで、各画像Ａ〜Ｄのそれぞれについて、この単位配列における開口位置（その画像が割り付けられる可能性のある位置についての位置番号の和）を定義すると、画像Ａ：９、画像Ｂ：６、画像Ｃ：８、画像Ｄ：８、となる。
【０１１０】
このような割付態様で、回折格子記録媒体を作成するには、図３７に示すような割付条件テーブルＴＢＬおよびルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ４を用意すればよい。
【０１１１】
第１順位に、単位配列「２×２」，開口位置「９」として示されたマスクは、画像Ａについての割付処理を行うためのマスクであり、画像ＡとルックアップテーブルＬＵＴ１とが割付条件として設定されている。したがって、位置番号１および８に該当する画素領域には、ルックアップテーブルＬＵＴ１を参照することにより、画像Ａの画素情報が割り付けられることになる。ただし、ルックアップテーブルＬＵＴ１の最下欄に示されているように、画素値“２５５”については特殊な画素パターンコード“φ”が定義されており、該当する画素パターンは存在しない。したがって、画像Ａのうち、画素値が“２５５”である画素位置（背景部分）については、この第１順位における割付処理は実行されないことになる。これは、図２２の流れ図におけるステップＳ７からステップＳ４へと戻る処理である。
【０１１２】
次の第２順位に、単位配列「２×２」，開口位置「６」として示されたマスクは、画像Ｂについての割付処理を行うためのマスクであり、画像ＢとルックアップテーブルＬＵＴ２とが割付条件として設定されている。したがって、位置番号２および４に該当する画素領域には、ルックアップテーブルＬＵＴ２を参照することにより、画像Ｂの画素情報が割り付けられることになる。
【０１１３】
続く第３順位に、単位配列「２×２」，開口位置「８」として示されたマスクは、画像Ｃについての割付処理を行うためのマスクであり、画像ＣとルックアップテーブルＬＵＴ３とが割付条件として設定されている。したがって、位置番号８に該当する画素領域のうち、上の順位では割付処理が行われずに残っていた領域に対しては、ルックアップテーブルＬＵＴ３を参照することにより、画像Ｃの画素情報が割り付けられることになる。ただし、ルックアップテーブルＬＵＴ３の最下欄に示されているように、画素値“２５５”については特殊な画素パターンコード“φ”が定義されており、該当する画素パターンは存在しない。したがって、画像Ｃのうち、画素値が“２５５”である画素位置（背景部分）については、この第３順位における割付処理は実行されないことになる。こうして最後まで残った画素領域については、第４順位の割付条件に基づく処理により、画像Ｄの画素情報が割り付けられることになる。
【０１１４】
§１１．優先順位を利用した別な適用例
次に、もうひとつの適用例を述べてみよう。たとえば、図３８に示すように、６枚の画像Ａ〜Ｆを同一の媒体上に重畳して記録することを考える。ここで、各画像においてハッチングを施した領域内にのみ絵柄が描かれており、それ以外の領域は背景部分として、特殊な画素値“２５５”が与えられているものとする（もちろん、ハッチングを施した領域内にも、画素値“２５５”をもつ背景部分が含まれていることもある。）。そして、割付プレーンＵ上では、図の下方に示すような割り付けを行うものとする。すなわち、領域Ｘには、画像Ａ，Ｂ，Ｃのみを割り付け、領域Ｙには画像Ｄ，Ｅのみを割り付け、領域Ｚには、画像Ｆのみを割り付けるものとする。
【０１１５】
このような割付態様で、回折格子記録媒体を作成するには、図３９に示すような割付条件テーブルＴＢＬおよびルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ６を用意すればよい。
【０１１６】
第１順位〜第３順位に、単位配列「３×３」の各マスクが指定されているのは、画像Ａ〜Ｃについての割付処理を行うためのマスクであり、画像Ａ〜ＣとルックアップテーブルＬＵＴ１〜３とが割付条件として設定されている。これにより、領域Ｘに画像Ａ，Ｂ，Ｃが重畳して割り付けられることになる。なお、この第１順位〜第３順位の処理では、領域Ｘ以外の領域について画像Ａ〜Ｃに画素値“２５５”が定義されているため、画素パターンコード“φ”が得られることになり、領域Ｘ内の領域についての割り付けだけしか行われない。
【０１１７】
続く第４順位，第５順位に、単位配列「２×２」の各マスクが指定されているのは、画像Ｄ，Ｅについての割付処理を行うためのマスクであり、画像Ｄ，ＥとルックアップテーブルＬＵＴ４，５とが割付条件として設定されている。これにより、領域Ｙに画像Ｄ，Ｅが重畳して割り付けられることになる。なお、この第４順位，第５順位の処理では、領域Ｙ以外の領域について画像Ｄ，Ｅに画素値“２５５”が定義されているため、画素パターンコード“φ”が得られることになり、領域Ｙ内の領域についての割り付けだけしか行われない。
【０１１８】
最後の第６順位で指定されている単位配列「１×１」のマスクは、すべてを選択するマスクである。結局、上の順位では割り付けが行われなかった領域Ｚに、画像Ｆが割り付けられることになる。
【０１１９】
§１２．多重回折格子を画素パターンとして用いる手法
既に述べた§３において、副画素という概念を導入することによって、複数の画像を同一の媒体上に重畳記録する方法を説明した。すなわち、図９（ａ），（ｂ）に示す７行７列の画素配列によって所定のモノクロ画像が表現されている場合、個々の画素を２行２列の副画素に分割し、左上および右下の副画素によってモノクロ画像Ａを表現し、左下および右上の副画素によってモノクロ画像Ｂを表現すれば、画素単位では両画像が重なっても、副画素単位では両画像が重なることはなくなる。図１０（ａ），（ｂ）は、このような副画素への画素パターン配置を示すものである。ここで、実線で囲まれた個々の矩形は画素であり、この画素を破線で示すように４分割して得られる小さな矩形が副画素である。図１０（ａ）は、画像Ａを表現するために、画像Ａにおいて画素値が「１」である画素（図９（ａ）に黒で現されている画素）については、その画素内の左上および右下の副画素に格子線配置角度４５°の画素パターンＰａ（図１１参照）を割り付けた状態を示し、図１０（ｂ）は、画像Ｂを表現するために、画像Ｂにおいて画素値が「１」である画素（図９（ｂ）に黒で現されている画素）については、その画素内の左下および右上の副画素に格子線配置角度９０°の画素パターンＰｂ（図１１参照）を割り付けた状態を示す。図１０（ａ）において画素パターンが割り付けられた副画素と、図１０（ｂ）において画素パターンが割り付けられた副画素とは、決して同じ位置にくることはないので、両者を重ねることにより、図１２に示すような回折格子記録媒体を得ることができる。
【０１２０】
この図１２に示す回折格子記録媒体内には、画像Ａと画像Ｂとが重複して表現されていることになる。しかも、画像Ａを表現する副画素と、画像Ｂを表現する副画素とでは、格子線の形成角度が異なるため、ある１つの方向から観察すると画像Ａが認識でき（図９（ａ）のようなパターンが認識できる）、別な方向から観察すると画像Ｂが認識できる（図９（ｂ）のようなパターンが認識できる）ようになっている。このような手法を用いれば、画素が重複する複数の画像について、同一平面上に重複して表現することが可能になる。
【０１２１】
しかしながら、このような副画素を用いる手法には、輝度や画質が低下するという問題がある。たとえば、図３に示すように通常の画素によって表現された画像Ａと、図１０（ａ）に示すように副画素によって表現された画像Ａとを比較してみれば、後者において回折光が得られる面積は前者の半分になっており、全体的に輝度が半分に低下してしまうことがわかる。更に、個々の画素の大きさを比較すれば、前者の画素に対し後者の画素は、大きさが１／４となり回折格子開口面が小さく輝度が更に低下することになる。個々の画素の大きさを小さくすることなしに、複数の画像を重複記録するには、図１７に示すカラー画像の形成方法で用いた画素を間引く手法を用いることもできるが、画素を間引けば画質の劣化は避けられない。このような問題を解決するる手法として、多重回折格子を用いる方法が、本願と同一出願人による平成６年１２月５日付特許出願（整理番号Ａ０６０８２）の明細書に開示されている。以下、この手法について述べる。
【０１２２】
ここでは、図４０（ａ），（ｂ）に示すような２つのモノクロ画像Ａ，Ｂを記録する場合を例にとりながらこの手法を説明する。この手法では、図４１に示すように、３種類の画素パターンを用意する。画素パターンＰａ，Ｐｂは、上述の§３で説明した手法で用いた画素パターンＰａ，Ｐｂ（図１１参照）と全く同じである。画素パターンＰａ（格子線配置角度４５°）は画像Ａを表現するためのパターンであり、画素パターンＰｂ（格子線配置角度９０°）は画像Ｂを表現するためのパターンである。ここでは、更に、多重画素パターンＰａｂを用意する。この多重画素パターンＰａｂは、画素パターンＰａ，Ｐｂを重ね合わせたパターンであり、画素パターンＰａ内に存在する配置角度４５°の格子線と、画素パターンＰｂ内に存在する配置角度９０°の格子線との双方を配置したパターンである。このように、向きの異なる２種類の格子線を有する回折格子を、多重回折格子と呼ぶことにする。
【０１２３】
通常の照明環境下では、画素パターンＰａが形成された回折格子記録媒体は、図４１の下段に示す観察方向Ｄ１から観察した場合に明るく見え、画素パターンＰｂが形成された回折格子記録媒体は、図４１の下段に示す観察方向Ｄ２から観察した場合に明るく見える。ところが、多重画素パターンＰａｂは、その両方の性質を兼ねそなえており、観察方向Ｄ１，Ｄ２のいずれの方向から観察しても明るく見える。そこで、画像Ａのみを構成する画素については画素パターンＰａを割り付け、画像Ｂのみを構成する画素については画素パターンＰｂを割り付け、画像Ａと画像Ｂとの双方を構成する画素については多重画素パターンＰａｂを割り付けるようにすれば、副画素を用いることなしに、両画像を表現することが可能である。
【０１２４】
具体的には、図４０（ａ），（ｂ）に示すようなモノクロ画像Ａ，Ｂの両方を表現するには、図４２に示すような対応関係に基づいて、図４１に示す３種類の画素パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐａｂを割り付ければよい。図４３は、このような割り付けを行って得られた回折格子記録媒体を示すものである。この回折格子記録媒体では、図４０（ａ）に示す画像Ａにおいて黒く示された画素位置には、必ず角度４５°の格子線が配置されており、図４１に示す観察方向Ｄ１から観察すれば、画像Ａが観察されることになる。一方、図４０（ｂ）に示すモＢにおいて黒く示された画素位置には、必ず角度９０°の格子線が配置されており、図４１に示す観察方向Ｄ２から観察すれば、画像Ｂが観察されることになる。
【０１２５】
このような多重回折格子を画素として用いる方法によれば、副画素を用いる方法のような輝度や画質の低下という問題は解消される。たとえば、図３に示すように通常の画素によって表現された画像Ａと、図４３に示すように多重画素パターンを含む画素によって表現されたモチーフＡとを比較すると、所定の観察角度において回折光が得られる面積は両者とも同じであり、また画素の形状は両者とも完全な矩形になる。したがって、理論的には、輝度や画質は両者全く同じになり、副画素を用いる方法のような問題は生じなくなる。ただ、実際には、前者に比べて後者の輝度は若干低下する。これは、図４１に示す多重画素パターンＰａｂを実際の記録媒体上に形成する場合、物理的な凹凸構造を形成する必要があるため、画素パターンＰａ，Ｐｂの双方を兼ねる理想的な多重回折格子を形成することが物理的に困難であるためである。この多重回折格子の物理的な構造については後に詳述するが、実際の多重回折格子においては、多重画素パターンＰ１２を観察方向Ｄ１から観察したときに得られる輝度は、画素パターンＰ１を同じ観察方向Ｄ１から観察したときに得られる輝度よりも若干低下し、また、多重画素パターンＰａｂを観察方向Ｄ２から観察したときに得られる輝度は、画素パターンＰ２ｂ同じ観察方向Ｄ２から観察したときに得られる輝度よりも若干低下する。しかし副画素を用いる方法に比べれば、この多重パターンを用いる方法の方が、十分な輝度が得られる。
【０１２６】
§１３．多重回折格子としての条件
本発明の基本概念は、向きの異なる２種類の格子線を同一の閉領域内に記録した多重回折格子を用いて、複数の画像を多重記録する点にある。しかし、このような多重回折格子によって、実用可能な回折現象を起こさせるためには、特定の条件設定が必要になる。本願発明者は、図４４（ａ）に示すような格子線配置角度が０°の回折格子と、図４４（ｂ）に示すような格子線配置角度が９０°の回折格子とを多重記録し、図４５に示すような格子を試作してみたところ、どのような観察方向から観察しても、回折光は全く観察できなかった。図４４（ａ）に示す回折格子も図４４（ｂ）に示す回折格子も、従来ごく一般的に用いられてきた標準的な回折格子である。すなわち、いずれの回折格子も、ラインＬの幅ｄＬとスペースＳの幅ｄＳとが等しく、ｄＬ：ｄＳ＝１：１なる条件をもった回折格子である。
【０１２７】
このように、ごく標準的な「ｄＬ：ｄＳ＝１：１」なる条件をもった２種類の回折格子を重ね合わせて得られた格子では回折現象が全く見られなかったが、本願発明者は、「ｄＬ：ｄＳ」なる比率を１：１から変えることにより、回折現象が生じることを見出だした。たとえば、「ｄＬ：ｄＳ＝１：２」なる条件をもった２種類の回折格子を重ね合わせて得られた格子では、回折現象が生じる。すなわち、図４６（ａ）に示すような格子線配置角度が０°の回折格子と、図４６（ｂ）に示すような格子線配置角度が９０°の回折格子とを多重記録し、図４７に示すような格子を試作してみたところ、縦方向（図４６（ａ）に示す回折格子についての回折光が観察できる方向）および横方向（図４６（ｂ）に示す回折格子についての回折光が観察できる方向）のいずれから観察したときにも回折光が観察できた。ただ、この多重回折格子について観察された回折光の明るさは、もとの回折格子（図４６（ａ），（ｂ）に示す回折格子）について観察された回折光よりもやや暗くなる。
【０１２８】
多重回折格子を形成するための「ｄＬ：ｄＳ」なる比率に関する臨界条件を見出だすため、この比率を種々変えて実験を行ったところ、「ｄＬ：ｄＳ＝１：２」なる条件が、発明者が認識する範囲内において、回折光を得るための臨界条件であることが確認できた。すなわち、ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの間に、
ｄＳ≧２・ｄＬ（基本条件）
なる関係が得られるような格子線をもった２種類の回折格子を重ね合わせれば、多重回折格子が得られることになる。もちろん、光の回折現象であるから、格子線のピッチｐ（ｐ＝ｄＬ＋ｄＳ）が光の波長に近い長さを有する必要があることは言うまでもない。「ｄＬ：ｄＳ＝１：２」なる条件が多重回折格子を形成するための臨界条件になる理由についての理論的な解析は、現段階ではなされていないが、この比率が１：２以上であり、ピッチｐが回折を起こすピッチでありさえすれば、多重回折格子を形成することができると、本願発明者は考えている。極端な例を示せば、たとえ「ｄＬ：ｄＳ＝１：無限大」であっても、ピッチｐが回折を起こすピッチでありさえすれば、多重回折格子を形成することができると予想できる。もっとも、「１：無限大」という比率を実現するためには、ライン幅ｄＬ＝０にする必要があり、現実的にはこのような多重回折格子を形成することは不可能である。ただ、実際の媒体上に形成されたラインＬは、光の遮蔽物として機能すれば足り、ライン幅ｄＬが０に限りなく近付いたとしても、ラインＬが光を遮蔽する機能をもっていれば、本発明に係る多重回折格子を形成することは可能である。
【０１２９】
また、図４７に示す多重回折格子のもとになった２種類の回折格子（図４６（ａ），（ｂ）に示す回折格子）は、互いにライン幅ｄＬが等しく、また互いにスペース幅ｄＳが等しい回折格子であるが、必ずしもこれらが等しい２種類の回折格子を用いる必要はない。それぞれの回折格子において、ｄＳ≧２・ｄＬ（基本条件）なる関係が得られていれば、互いに異なるライン幅ｄＬ，スペース幅ｄＳをもった２種類の回折格子を重ね合わせても、多重回折格子を得ることは可能である。
【０１３０】
ところで、図４７に示す多重回折格子は、白黒のパターンとして示されているが、実際に媒体上に形成される多重回折格子は、微細な凹凸構造をもった構造体になる。たとえば、図４７に示す白黒のパターンにおいて、黒い部分（すなわち、ラインＬの部分）を凸部、白い部分（ラインＬによって四辺を囲まれた四角形のスペースＳＳの部分）を凹部とするような多重回折格子記録媒体１の側断面図を図４８に示す。ここで、スペースＳＳの部分は窪み２を形成し、この窪み２に光が入射して回折現象が起こることになり、ラインＬの部分はこの入射光に対する遮蔽壁３として機能することになる（前述したように、遮蔽壁３としての機能をもっていれば、理論的には厚みが０でもかまわない）。もっとも、この図４８に示す凹凸構造とは逆に、図４７に示す白黒のパターンにおいて、黒い部分を凹部、白い部分を凸部とするような回折格子記録媒体を作成しても、多重回折格子として機能する。しかしながら、実用上は、図４８に示すように、
黒い部分（ライン部分）を凸部、
白い部分（スペース部分）を凹部とする（実用条件１）
のが好ましい。なぜなら、ｄＳ≧２・ｄＬなる基本条件により、白い部分の幅ｄＳの方が黒い部分の幅ｄＬよりも２倍以上長くなるので、白い部分を凹部として窪み２を形成した方が、よりたくさんの光を窪み２内に取り込むことができ、よりたくさんの回折光を得ることができるようになるためである。
【０１３１】
また、図４８に示す構造において、所定の波長λの光について回折現象を起こさせるためには、窪み２の幅、すなわち、スペース幅ｄＳを波長λよりも大きくとる必要がある。スペース幅ｄＳよりも波長が大きい光は、窪み２内に入り込むことができず回折されないためである。ただ、紫外域や赤外域の回折光は、人間が観察する回折格子記録媒体としては無用のものである。したがって、実用的な回折格子記録媒体としての条件としては、更に、
可視波長λについてｄＳ＞λ （実用条件２）
という条件が必要になる。
【０１３２】
ところで、回折格子記録媒体を偽造防止用シールとして用いる場合、特定の観察角度が定まるのが一般的である。通常は、図４８に示すように、媒体１の表面に立てた法線に対して±４５°の範囲内から観察するのが一般的である。たとえば、クレジットカードのための偽造防止用シールとして用いるのであれば、クレジットカードの表面に立てた法線に対して３０°程度手前に傾斜した角度を、一応の観察角度と定めるのが一般的である。この観察角度は、クレジットカードを手にしたときの最も自然な観察角度とされている。
【０１３３】
このように、特定の観察角度を定めることができれば、回折格子記録媒体としてのより好ましい条件設定が可能である。たとえば、多重回折格子記録媒体１の上面に、垂直上方から光が入射し、この光が所定の観察角度θの方向に回折するための条件は、ブラッグの式
ｐ・ｓｉｎθ＝ｎλ
により与えられる。ここで、ｐは回折格子のピッチであり、ｐ＝（ｄＳ＋ｄＬ）である。また、θは上述したように観察角度（媒体表面に立てた法線とのなす角）であり、λは観察される光の波長、ｎは得られる回折光の次数（ｎ＝１，２，３，…）である。実用上は、最も明るい１次回折光を利用するのが好ましく、ｎ＝１とすることになる。したがって、上記ブラックの式より、実用的な多重回折格子記録媒体の条件式としては、
（ｄＳ＋ｄＬ）・ｓｉｎθ＝λ （実用条件３）
なる式が得られる。
【０１３４】
結局、多重回折格子記録媒体を得るための基本条件と、これを実用化するために必要な実用条件をまとめると次のようになる。
＜基本条件＞ｄＳ≧２・ｄＬ
＜実用条件１＞ライン部分を凸部、スペース部分を凹部とする
＜実用条件２＞可視波長λについてｄＳ＞λ
＜実用条件３＞（ｄＳ＋ｄＬ）・ｓｉｎθ＝λ
本発明の具体的な実施例としては、
ｄＬ＝０．４μｍ，ｄＳ＝０．８μｍ（ピッチｐ＝１．２μｍ）
θ＝３０° （ｓｉｎθ＝１／２）
λ＝０．６μｍ（可視波長）
なる設定を行っている。この設定では、ｄＳ＝２・ｄＬであり基本条件を満足しており、また、ｄＳ＞λであり実用条件２をも満足している。更に、（ｄＳ＋ｄＬ）・ｓｉｎθ＝（０．４μｍ＋０．８μｍ）・１／２＝０．６μｍ＝λとなり、実用条件３をも満足している。よって、上述の設定によれば、上記すべての条件を満足した実用的な多重回折格子記録媒体を作成することが可能である。
【０１３５】
§１４．多重回折格子を用いた適用例
上述した多重回折格子を利用すれば、割付プレーンＵ上の同一画素領域に、２種類の異なる画素パターンを割り付けることが可能になる。ただ、§１３において述べたように、媒体上に多重回折格子を物理的に形成するためには、ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの間に、ｄＳ≧２・ｄＬといった基本条件が満たされなければならない。すなわち、§１１までに述べた一般的な実施例では、ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳと比が１：１であるという前提であったが、多重回折格子を利用する場合には、この比例を２：１あるいはそれ以上に設定する必要がある。このため、各画素パターンの定義には、「ライン幅」という条件を入れておく必要がある。
【０１３６】
図３５には、各画素パターンを定義するテーブルの一例を示した。このテーブルでは、個々の画素パターンについて、「画素パターンコード」、「面積比」、「ピッチ」、「配置角度」という４つのパラメータが定義されている。ここで、ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳと比は１：１であるという前提であるため、ピッチが定まれば、ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳも自然に定まることになる。たとえば、ピッチ１．２μｍであれば、ライン幅ｄＬ＝スペース幅ｄＳ＝０．６μｍとなる。これに対して、多重回折格子を利用する場合には、たとえば、図４９に示すテーブルのように、更に「ライン幅」（もちろん、スペース幅でもよい）というパラメータを設けることになる。この例では、画素パターンＰ１，Ｐ２については、ピッチが１．２μｍであるのに対してライン幅が０．６μｍであり、ライン幅ｄＬ＝スペース幅ｄＳとなってしまうため、画素パターンＰ１とＰ２とを重畳した画素パターンＰ１２なるものは、多重回折格子としては機能しないことになる。一方、パターンＰ３，Ｐ４については、ピッチが１．２μｍであるのに対してライン幅が０．４μｍであり、２×（ライン幅ｄＬ）＝スペース幅ｄＳとなっており、画素パターンＰ３とＰ４とを重畳した画素パターンＰ３４なるものは、多重回折格子として機能することになる。このように、個々の画素パターンを定義するパラメータとして、格子線のピッチの他にライン幅（あるいはスペース幅）を付加しておけば、その画素パターンが多重画素パターンとして用いることができるか否かを認識することができる。
【０１３７】
さて、それでは、図４０（ａ）に示すようなモノクロ画像Ａと図４０（ｂ）に示すようなモノクロ画像Ｂとを、多重画素パターンを用いて記録し、図４３のような記録媒体を得るための具体的な割り付け方法を、図５０に基いて説明する。まず、図５０に示すように、画素パターン群として、３種類の画素パターンＰａ，Ｐｂ，ＰＰを用意する。ここで、画素パターンＰａは、モノクロ画像Ａを表現するために用いられ、画素パターンＰｂは、モノクロ画像Ｂを表現するために用いられ、画素パターンＰＰは、回折格子が全く形成されていない「ダミー」としてのパターンである。ここで留意すべき点は、画素パターンＰａとＰｂとを重畳して得られる画素パターンＰａｂ（図４１参照）は、用意していない点である。これは、画素パターンＰａとＰｂとに基く図形演算によって、画素パターンＰａｂはいつでも発生させることができるためである。
【０１３８】
一方、ルックアップテーブルとしては、画像Ａについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ１と、画像Ｂについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ２と、の２種類を用意する。ルックアップテーブルＬＵＴ１においては、画素値“０”に対しては、画素パターンコード“ＰＰ”、画素値“１”に対しては、画素パターン“Ｐａ”が与えられる。これに対して、ルックアップテーブルＬＵＴ２においては、画素値“０”に対しては、同じように画素パターンコード“ＰＰ”が与えられるが、画素値“１”に対しては、画素パターン“Ｐｂ”が与えられる。
【０１３９】
また、マスクとしては、画像Ａ，Ｂともに、図２９に示したマスクＭ０（単位配列「１×１」、開口位置「１」）なる「マスクとしての機能を果たさないマスク」を用意している。これは、副画素を用いていないので、すべての画素位置に画素パターンを割り付けることができ、マスクによって画素位置の選択を行う必要がないからである。
【０１４０】
この多重回折格子を用いる手法では、割付条件テーブルＴＢＬに、多重フラグという欄を新たに加えている。この多重フラグは“１”（多重割付可）と“０”（多重割付不可）との２つの状態を示すフラグであり、このフラグが“１”であると、当該割付条件では、もう１つ別な画素パターンを多重割り付けしてよいことを示す。この図５０に示す割付条件テーブルＴＢＬでは、第１順位に、単位配列「１×１」，開口位置「１」なるマスクＭ０と、画像Ａと、ルックアップテーブルＬＵＴ１と、の組み合わせを示す割付条件が設定されており、この割付条件の多重フラグは“１”（多重割不可）となっている。一方、第２順位には、単位配列「１×１」，開口位置「１」なるマスクＭ０と、画像Ｂと、ルックアップテーブルＬＵＴ２と、の組み合わせを示す割付条件が設定されており、この割付条件の多重フラグは“０”（多重割付不可）となっている。
【０１４１】
このような多重フラグを設けた場合の割付処理手順を、図５１の流れ図に示す。この図５１に示す手順は、図２２に示す手順にステップＳ１１を付加したものである。まず、ステップＳ１において、Ｉ行Ｊ列からなる配列上の位置を示すパラメータｉおよびｊを、それぞれ初期値１に設定する。すなわち、図５０に示す割付プレーンＵの１行１列目に配置された画素領域に対する画素パターンの割付処理から実行されることになる。続いて、ステップＳ２において、優先順位を示すパラメータｋを、第１順位を示す１に設定する。そして、ステップＳ３において、順位ｋの割付条件に示されているマスクを用いた場合に、位置（ｉ，ｊ）の画素領域が選択されるかを判断する。上述したように、この例で用意されたマスクＭ０は、マスクとして機能を果たさないマスクであるため、該当する画素領域は常に選択されることになる。
【０１４２】
そこで、ステップＳ５へと進み、順位ｋの割付条件に示されている画像の位置（ｉ，ｊ）の画素値が読み出される。更に、ステップＳ６において、順位ｋの割付条件に示されているルックアップテーブルを用いて、ステップＳ５で読み出した画素値を画素パターンコードに変換する処理が行われる。そして、ステップＳ７において、変換後の画素パターンコードに対応する画素パターンが定義されているか否かが判断され、ステップＳ８において、特定の画素パターンが選択され、この画素パターンが、割付プレーンＵ上の位置（ｉ，ｊ）の画素領域に割り付けられることになる。
【０１４３】
続くステップＳ１１では、順位ｋの割付条件の多重フラグが“１”であるか否かが判断され、“１”（多重割付可）であった場合には、ステップＳ４へと戻り、次の順位の割付条件を適用した処理が続行される。すなわち、ステップＳ３，５，６，７，８を経て、位置（ｉ，ｊ）の画素領域に、もう１つ別な画素パターンが割り付けられることになる。このように、多重フラグが“１”であった場合には、同じ画素領域に、別な画素パターンが多重割付される点が、この方法の特徴である。なお、ステップＳ１１において、多重フラグが“０”であった場合には、ステップＳ９へと進み、ステップＳ１０を経て、パラメータｉ，ｊが更新され、次の画素領域についての割付処理が同様に実行されることになる。
【０１４４】
この図５１に示す割付処理手順を、図５０に示す具体例に適用すれば、結局、図４０（ａ）に示す画像Ａについての割り付けと、図４０（ｂ）に示す画像Ｂについての割り付けとが、重ねて行われることになる。すなわち、画像Ａにおける画素値“０”の画素（白い画素）に対しては、画素パターンＰＰが割り付けられ、画素値“１”の画素（黒い画素）に対しては、画素パターンＰａが割り付けられ（優先順位ｋ＝１の処理）、画像Ｂにおける画素値“０”の画素（白い画素）に対しては、画素パターンＰＰが割り付けられ、画素値“１”の画素（黒い画素）に対しては、画素パターンＰｂが割り付けられ（優先順位ｋ＝２の処理）ることになる。結局、割付プレーンＵ上の各画素位置には、いずれにも２つの画素パターンが重畳して割り付けられ、その組み合わせは、（ＰＰ＋ＰＰ），（Ｐａ＋ＰＰ），（Ｐｂ＋ＰＰ），（Ｐａ＋Ｐｂ）という４通りのうちのいずれかである。ただ、画素パターンＰＰはダミーとしての画素パターンであり、格子線は有しないので、ＰＰ＋ＰＰ＝ＰＰ，Ｐａ＋ＰＰ＝Ｐａ，Ｐｂ＋ＰＰ＝Ｐｂとなり、実際には多重回折格子にはならない。したがって、Ｐａ＋Ｐｂという組み合わせだけが多重回折格子になる。前述したように、画素パターンＰａと画素パターンＰｂとを重畳することによって得られる多重画素パターンＰａｂは、画素パターンＰａとＰｂとに基く図形演算によって生成できるので、結局、図５１の割付処理手順を完了すれば、図４２に示す割付結果が得られ、これに基いて図４３に示すような回折格子記録媒体が生成できる。
【０１４５】
§１５．１つの画像について複数の画素パターンを用いる実施例
上述した多重画素パターンを用いる実施例は、１つの画像について１つの画素パターンを用いる例であった。すなわち、図４０（ａ）に示すモノクロ画像Ａについては図４１に示す画素パターンＰａを用い、図４０（ｂ）に示すモノクロ画像Ｂについては図４１に示す画素パターンＰｂを用い、両パターンが重なった部分の画素にだけ図４１に示す画素パターンＰａｂを用いていた。しかしながら、１つの画像について複数の画素パターンを用いることも可能である。たとえば、図５２に示す例では、画像Ａについて３種類の画素パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を用い、画像Ｂについて３種類の画素パターンＰ４，Ｐ５，Ｐ６を用いている。この図５２に示す６種類の画素パターンＰ１〜Ｐ６は、いずれも格子線の配置角度が少しずつ異なっている。ただ、これら６種類の画素パターンは、互いに格子線の配置角度が近似する２つのグループに分類することが可能である。すなわち、第１のグループは、格子線配置角度が４５°付近に設定された画素パターンＰ１〜Ｐ３であり、これらは画像Ａについて用いられる。一方、第２のグループは、格子線配置角度が９０°付近に設定された画素パターンＰ４〜Ｐ６であり、これらは画像Ｂについて用いられる。
【０１４６】
４５°と９０°のように、格子線配置角度が極端に異なる画素パターンは、所定の方向から観察したときに同時に観察されることはない。ところが、±５°程度の角度差しかもたない互いに格子線配置角度が近似した画素パターン（たとえば、図５２に示す画素パターンＰ１〜Ｐ３）は、所定の方向から観察したときにも同時に観察されうる。ただ、互いに明るさが若干異なることになる。特願平５−３１７２７４号明細書には、このような性質を利用して、階調をもった画像を表現する手法が開示されている。たとえば、画像Ａを構成する画素の画素値として、前述の例では、“０”または“１”の二値しか定義していなかったが、０〜２５５で表わされる８ビットの画素値を定義しておき、画素値０〜１００の画素については画素パターンＰ１を割り当て、画素値１０１〜２００の画素については画素パターンＰ２を割り当て、画素値２０１〜２５５の画素については画素パターンＰ３を割り当てるようにすれば、階調をもった画像を表現することが可能になる。画像Ｂについても同様に、画素値に応じて３種類の画素パターンＰ４〜Ｐ６のうちのいずれかを割り当てればよい。
【０１４７】
このように、画像Ａについては画素パターンＰ１〜Ｐ３のいずれかを割り当て、画像Ｂについては画素パターンＰ４〜Ｐ６のいずれかを割り当てるようにする方法において、多重回折格子を用いるのであれば、両画像の双方を構成する画素については、それぞれの画素パターンを重ね合わせた多重画素パターンを割り当てるようにすればよい。たとえば、画像Ａの画素としては画素パターンＰ１を、画像Ｂの画素としては画素パターンＰ５を、それぞれ重ねて割り当てる必要がある画素位置には、画素パターンＰ１とＰ５とを重ねて得られる多重画素パターンを割り当てればよい。
【０１４８】
図５２に示す例の場合、画像Ａのための画素パターンＰ１〜Ｐ３と、画像Ｂのための画素パターンＰ４〜Ｐ６との組み合わせによって得られる多重画素パターンは、Ｐ１４（Ｐ１とＰ４の組み合わせの意味），Ｐ１５，Ｐ１６，Ｐ２４，Ｐ２５，Ｐ２６，Ｐ３４，Ｐ３５，Ｐ３６の９通りあることになる。もっとも、この９通りの多重画素パターンは、もとの画素パターンＰ１〜Ｐ６の画像データに基いて演算により随時発生させることができるので、予めすべての多重画素パターンを用意しておく必要はなく、必要に応じてその都度演算によって発生させればよい。もちろん、あらかじめこの９通りの多重画素パターンを用意しておけば、演算は不要になり、処理速度の向上が図れる。また、上述の例では、多重画素パターンは必ず画素パターンＰ１〜Ｐ３のうちの１つと、画素パターンＰ４〜Ｐ６のうちの１つとの掛け合わせで得られることになり、たとえば、Ｐ１とＰ２との掛け合わせにより多重画素パターンが生成されることはない。そこで、Ｐ１〜Ｐ３なる第１のグループと、Ｐ４〜Ｐ６なる第２のグループとの間で掛け合わせが行われることを示すテーブルを用意しておけば、多重画素パターンの組み合わせを明瞭に把握することができる。
【０１４９】
§１６．３つ以上の画像を記録する実施例
これまで述べた実施例は、画像Ａと画像Ｂという２つの画像を重ねて記録する例であった。ここでは、３つ以上の画像を重ねて記録する実施例を述べる。いま、図５３に示すように、モノクロ画像Ａについては画素パターンＰ１（格子線配置角度０°）を用い、モノクロ画像Ｂについては画素パターンＰ２（格子線配置角度４５°）を用い、モノクロ画像Ｃについては画素パターンＰ３（格子線配置角度９０°）を用い、３種類のモノクロ画像Ａ，Ｂ，Ｃを回折格子記録媒体上に記録する場合を考える。格子線配置角度が、０°，４５°，９０°のように極端に異なる画素パターンは、所定方向から観察した場合に同時に観察されることはないので、観察方向に応じて、それぞれモノクロ画像Ａ，Ｂ，Ｃが別個に観察されることになる。
【０１５０】
そこで、このような３つの画像を記録する場合には、図５３の下段に示すように、二重回折格子Ｐ１２，Ｐ２３，Ｐ１３と、三重回折格子Ｐ１２３と、を用意しておき、画像Ａ，Ｂの双方を構成する画素には二重回折格子Ｐ１２を割り付け、画像Ｂ，Ｃの双方を構成する画素には二重回折格子Ｐ２３を割り付け、画像Ａ，Ｃの双方を構成する画素には二重回折格子Ｐ１３を割り付け、更に、３つの画像Ａ，Ｂ，Ｃのすべてを構成する画素には三重回折格子Ｐ１２３を割り付けるようにすればよい。
【０１５１】
これを具体的な画像について見てみよう。いま、図５４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような３種類のモノクロ画像Ａ，Ｂ，Ｃを１枚の回折格子記録媒体上に重ねて記録することを考える。この場合、図５４（ｄ）に示すような対応関係に基づいて割り付けを行えばよい。この対応関係の各画素内には、その画素が構成する画像名がアルファベットで示されている。ここで、単一のアルファベット「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」が記された画素には、図５３に示す画素パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ割り付ければよい。また、２つのアルファベット「ＡＢ」，「ＢＣ」，「ＣＡ」が記された画素には、図５３に示す二重画素パターンＰ１２，Ｐ２３，Ｐ１３をそれぞれ割り付ければよい。更に、３つのアルファベット「ＡＢＣ」が記された画素（図では実線で囲ってある）には、図５３に示す三重画素パターンＰ１２３を割り付ければよい。
【０１５２】
このように、二重，三重，四重，…といった多重回折格子を用いれば、理論的には、複数の画像をいくつでも重ねて記録することが可能である。しかしながら、このような方法により３つ以上の画像を重ねて記録する手法は、実用上適用できない。なぜなら、多重画素パターンＰ１２，Ｐ２３，Ｐ１３のような二重回折格子は、§１３で述べた条件を満足させることにより実現可能であるが、多重画素パターンＰ１２３のような三重回折格子あるいは四重以上の回折格子を実現することは非常に困難である。実際のところ、三重回折格子Ｐ１２３を試作してみたが、実用上十分な回折光はいずれの観察方向からも得ることはできなかった。もちろん、特定の条件設定を行えば、実用的な三重回折格子Ｐ１２３を作成できる可能性は否定できないが、現時点では、そのような条件は見出だされていない。
【０１５３】
そこで、本願発明者は、二重回折格子と副画素とを併用することにより、３つ以上の画像を重ねて記録する新規な方法を考え出した。ここでは、図５４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３つのモノクロ画像Ａ，Ｂ，Ｃを多重画素パターンを用いて記録するための具体的な割り付け方法を、図５５に基いて説明する。まず、図５５に示すように、画素パターン群として、４種類の画素パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，ＰＰを用意する。ここで、画素パターンＰ１は、モノクロ画像Ａを表現するために用いられ、画素パターンＰ２は、モノクロ画像Ｂを表現するために用いられ、画素パターンＰ３は、モノクロ画像Ｃを表現するために用いられ、画素パターンＰＰは、回折格子が全く形成されていない「ダミー」としてのパターンである。
【０１５４】
一方、ルックアップテーブルとしては、画像Ａについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ１と、画像Ｂについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ２と、画像Ｃについて適用するためのルックアップテーブルＬＵＴ３と、の３種類を用意する。ルックアップテーブルＬＵＴ１においては、画素値“０”に対しては、画素パターンコード“ＰＰ”、画素値“１”に対しては、画素パターン“Ｐ１”が与えられる。また、ルックアップテーブルＬＵＴ２においては、画素値“０”に対しては、同じように画素パターンコード“ＰＰ”が与えられるが、画素値“１”に対しては、画素パターン“Ｐ２”が与えられる。更に、ルックアップテーブルＬＵＴ３においては、画素値“０”に対しては、同じように画素パターンコード“ＰＰ”が与えられるが、画素値“１”に対しては、画素パターン“Ｐ３”が与えられる。
【０１５５】
また、マスクとしては、画像Ａには、図２９に示したマスクＭ０（単位配列「１×１」、開口位置「１」）なる「マスクとしての機能を果たさないマスク」を用意している。これに対して、画像Ｂには、図２５に示したマスクＭ２１（単位配列「２×２」、開口位置「９」）を用意し、画像Ｃには、図２５に示したマスクＭ２２（単位配列「２×２」、開口位置「６」）を用意している。このような３種類のマスクからわかるとおり、この実施例では、画像Ａと画像Ｂあるいは画像Ａと画像Ｃとは特定の画素位置において重なりあう可能性はあるが、画像Ｂと画像Ｃとは排他的なマスクが用いられているため、決して重なりあうことはない。
【０１５６】
前述したように、多重回折格子を用いる手法では、割付条件テーブルＴＢＬに、多重フラグという欄が新たに加わる。この図５５に示す割付条件テーブルＴＢＬでは、第１順位に、単位配列「１×１」，開口位置「１」なるマスクＭ０と、画像Ａと、ルックアップテーブルＬＵＴ１と、の組み合わせを示す割付条件が設定されており、この割付条件の多重フラグは“１”（多重割不可）となっている。一方、第２順位には、単位配列「２×２」，開口位置「９」なるマスクＭ２１と、画像Ｂと、ルックアップテーブルＬＵＴ２と、の組み合わせを示す割付条件が設定されており、この割付条件の多重フラグは“０”（多重割付不可）となっている。また、第３順位には、単位配列「２×２」，開口位置「６」なるマスクＭ２２と、画像Ｃと、ルックアップテーブルＬＵＴ３と、の組み合わせを示す割付条件が設定されており、この割付条件の多重フラグは“０”（多重割付不可）となっている
この図５５に示す例における割付処理手順を、図５１の流れ図に従って説明する。まず、ステップＳ１において、Ｉ行Ｊ列からなる配列上の位置を示すパラメータｉおよびｊを、それぞれ初期値１に設定する。すなわち、図５５に示す割付プレーンＵの１行１列目に配置された画素領域に対する画素パターンの割付処理から実行されることになる。なお、この実施例では、多重回折格子とともに副画素を併用するため、割付プレーンＵは、副画素を割り付けるためのプレーンである。別言すれば、図５４に示す画像Ａ，Ｂ，Ｃは、７行７列の画素配列によって表現されているが、１画素を４つの副画素に置き換えて処理が行われるため、割付プレーンＵは１４行１４列からなる副画素配列ということになる。
【０１５７】
続いて、ステップＳ２において、優先順位を示すパラメータｋを、第１順位を示す１に設定する。そして、ステップＳ３において、順位ｋの割付条件に示されているマスクを用いた場合に、位置（ｉ，ｊ）の画素領域が選択されるかを判断する。順位ｋ＝１について設定されているマスクＭ０は、マスクとして機能を果たさないマスクであるため、該当する画素領域は常に選択されることになる。そこで、ステップＳ５へと進み、順位ｋ＝１の割付条件に示されている画像の位置（ｉ，ｊ）の画素値が読み出される。更に、ステップＳ６において、順位ｋ＝１の割付条件に示されているルックアップテーブルＬＵＴ１を用いて、ステップＳ５で読み出した画素値を画素パターンコードに変換する処理が行われる。そして、ステップＳ７において、変換後の画素パターンコードに対応する画素パターンが定義されているか否かが判断され、ステップＳ８において、特定の画素パターンが選択され、この画素パターンが、割付プレーンＵ上の位置（ｉ，ｊ）の画素領域に割り付けられることになる。実際には、画素パターンＰ１またはＰＰのいずれかが割り付けられる。
【０１５８】
続くステップＳ１１では、順位ｋの割付条件の多重フラグが“１”であるか否かが判断される。この例では、順位ｋ＝１の多重フラグは“１”（多重割付可）であるので、ステップＳ４へと戻り、次の順位の割付条件を適用した処理が続行される。前述したように、順位ｋ＝２についてのマスクＭ２１（左上の副画素と右下の副画素を選択）と順位ｋ＝３についてのマスクＭ２２（左下の副画素と右上の副画素を選択）とは排他的な関係にあるから、結局、順位ｋ＝１の処理において割り付けられた画素パターン（Ｐ１もしくはＰＰ）に対して、順位ｋ＝２の処理において割り付けられた画素パターン（Ｐ２もしくはＰＰ）または順位ｋ＝３の処理において割り付けられた画素パターン（Ｐ３もしくはＰＰ）のいずれか一方が多重割り付けされることになる。
【０１５９】
このような割付処理の結果は、図５６〜図５９を参照すれば理解が容易になる。図５６は、順位ｋ＝１における割付状態を示している。ここで実線の升目は７行７列の画素配列を示しており、破線の升目は各画素を４分割して得られる副画素についての１４行１４列の配列を示している。順位ｋ＝１に設定されたマスクＭ０は、マスクとしての機能を果たさないマスクであるため、各画素内の４つの副画素すべてに同一の画素パターンが割り付けられている（図５６では、画素パターンＰ１のみを表示し、画素パターンＰＰは表示を省略した）。一方、図５７は、順位ｋ＝２における割付状態を示している。順位ｋ＝２に設定されたマスクＭ２１は、左上の副画素と右下の副画素を選択するマスクであるため、各画素内の４つの副画素のうち、左上の副画素と右下の副画素にのみ画素パターンが割り付けられている（図５７では、画素パターンＰ２のみを表示し、画素パターンＰＰは表示を省略した）。また、図５８は、順位ｋ＝３における割付状態を示している。順位ｋ＝３に設定されたマスクＭ２２は、左下の副画素と右上の副画素を選択するマスクであるため、各画素内の４つの副画素のうち、左下の副画素と右上の副画素にのみ画素パターンが割り付けられている（図５８では、画素パターンＰ３のみを表示し、画素パターンＰＰは表示を省略した）。
【０１６０】
上述したように、マスクＭ２１とマスクＭ２２は排他的なマスクであるため、同じ副画素位置において、画素パターンＰ２と画素パターンＰ３とが重なり合うことはない。ただ、画素パターンＰ１とＰ２、あるいは画素パターンＰ１とＰ３は、同じ副画素位置において重なり合う可能性がある。そこで、画素パターンＰ１とＰ２とが同じ副画素位置に割り付けられたら、その副画素位置には多重画素パターンＰ１２（Ｐ１とＰ２とを重ねた二重画素パターン）を割り付け、画素パターンＰ１とＰ３とが同じ副画素位置に割り付けられたら、その副画素位置には多重画素パターンＰ１３（Ｐ１とＰ３とを重ねた二重画素パターン）を割り付けるようにすればよい。図５９は、こうして得られた最終的な多重割付状態を示す図である。このように副画素の手法を併用すれば、三重回折格子を用いることなしに、３つの画像を重畳記録することが可能である。
【０１６１】
同様に４つの画像を重畳記録することも可能である。たとえば、第４の画像Ｄを更に重ねて記録するのであれば、画像Ａ，ＢについてのマスクとしてマスクＭ２１を用い、画像Ｃ，ＤについてのマスクとしてマスクＭ２２を用いれば、同じ副画素位置において重なり合う可能性があるのは、画像Ａと画像Ｂとの組み合わせ、あるいは画像Ｃと画像Ｄとの組み合わせに限られるので、やはり二重画素パターンを用意しておけば対処できる。
【０１６２】
§１７．本発明に係る回折格子記録媒体の作成装置
最後に、本発明に係る回折格子記録媒体の作成装置の基本構成を図６０に示しておく。この装置の主たる構成要素は、データ入力手段１０と、データ記憶手段２０と、割付処理手段３０と、割付プレーン定義手段４０と、電子ビーム描画手段５０と、である。データ記憶手段２０内には、画像データ記憶部２１、画素パターン記憶部２２、マスク記憶部２３、ルックアップテーブル記憶部２４、割付条件テーブル記憶部２５、が設けられている。画像データ記憶部２１は、本発明によって媒体上に記録する対象となる画像を、所定の画素値をもった多数の画素の配列を示す画像データとして記憶する部分である。また、画素パターン記憶部２２は、これまでの説明における画素パターン群を記憶する部分である。すなわち、画素領域もしくはこの画素領域に内包される所定の格子占有領域内に、所定ピッチおよび所定角度で格子線を配置することにより回折格子を形成してなる画素パターンを、格子占有領域、ピッチ、角度、の少なくとも１つを変えることにより複数種類用意し、用意した複数種類の画素パターンをデータとして、この画素パターン記憶部２２に記憶することになる。マスク記憶部２３は、割付プレーンに配列された複数の画素領域のうちの所定の一部または全部を選択するためのマスクをデータとして記憶するマスク記憶部であり、ルックアップテーブル記憶部２４は、画像データ記憶部２１内に記憶された画像を構成する画素のもつ個々の画素値に対して、画素パターン記憶部２２内に記憶された複数種類の画素パターンのうちの１つを対応づけるルックアップテーブルを記憶する部分である。そして、割付条件テーブル記憶部２５は、所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを示す割付条件を、相互に優先順位を定めて複数種類定義した割付条件テーブルを記憶する部分である。
【０１６３】
これらの各記憶部２１〜２５に対しては、データ入力手段１０からデータが与えられる。割付処理手段３０は、これまでに述べてきた割付処理、すなわち、図２２あるいは図５１の流れ図に示す処理を実行する機能をもった手段であり、また、２つの画素パターンに対して図形演算を施し、両者を掛け合わせた多重画素パターンを生成する機能も有する。割付プレーン定義手段４０は、この処理を実行する上で用いる割付プレーンＵを定義する手段である。実際には、この割付処理手段３０および割付プレーン定義手段４０は、コンピュータおよびそのソフトウエアによって実現される手段であり、データ記憶手段２０は、このコンピュータのためのメモリ、磁気ディスク、などの記憶媒体から構成される手段であり、データ入力手段１０は、このコンピュータに対して、何らかの方法でデータを入力するハードウエア手段である。
【０１６４】
電子ビーム描画手段５０は、割付処理手段３０によって全画素領域に割り付けられた画素パターンを、所定の媒体上に電子ビームを用いて回折格子として描画する機能を有する。実際には、コンピュータによって作成された回折格子パターンデータを、所定のフォーマットに変換し、電子ビームによる描画を行うことにより、原版となる回折格子記録媒体５５が作成される。そして、この原版となる回折格子記録媒体５５を用いて、プレス装置６０により印刷の手法で、いわゆる「ホログラムシール」として利用される回折格子記録媒体６５が多量に生産される。
【０１６５】
§１８．その他の実施例
以上、本発明をいくつかの実施例に基づいて詳述したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下にいくつかの変形例を列挙しておく。
【０１６６】
（１）図６０に示す装置におけるデータ記憶手段２０内には、この他にも種々のデータを記憶させておくことができる。たとえば、割付プレーンＵを構成するための画素数や、１画素の実寸値、割付プレーンの外側の領域に形成すべき位置合わせマーク（いわゆる「トンボ」）などに関する情報を記憶させておくことができる。
【０１６７】
（２）図３５に示す例では、各画素パターンについて、画素パターンコード、面積比、ピッチ、配置角度、なる情報を定義していたが、この他にも種々の情報を定義することが可能である。たとえば、割付プレーンＵ上での割付処理が完了した後、割付状態をディスプレイで確認するような場合、各画素パターンについて所定の属性を定義しておき、特定の属性をもった画素パターンのみをディスプレイ上に表示させたり、特定の属性をもった画素パターンについては色を変えてディスプレイ上に表示させたりして、ディスプレイ上での確認を容易にするような配慮を行うことも可能である。
【０１６８】
【発明の効果】
以上のとおり本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法では、所定のマスク、所定の画像、所定のルックアップテーブルを指定した割付条件に基づいて、各画素領域に割り付けるべき画素パターンを特定してゆくようにしたため、複数枚の画像を１枚の媒体に重畳して記録してなる回折格子記録媒体を、種々雑多の要望に応じて効率的に作成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用対象となる回折格子記録媒体に記録すべきモノクロ画像Ｑのパターンおよび画素情報の一例を示す図である。
【図２】図１に示すモノクロ画像の記録に用いられる画素パターンＰの基本構成を示す図である。
【図３】図１に示すモノクロ画像Ｑを図２に示す画素パターンＰを用いて記録した回折格子記録媒体を示す図である。
【図４】図３に示す回折格子記録媒体を作成するための貼り込み処理の概念を示す図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】本発明の適用対象となる回折格子記録媒体に記録すべき２枚のモノクロ画像Ａ，Ｂを示す図である。
【図１０】図９に示す２枚のモノクロ画像Ａ，Ｂに対して画素の間引き処理を行うことにより得られるモノクロ画像ＡＡ，ＢＢを示す図である。
【図１１】図１０に示す２枚のモノクロ画像ＡＡ，ＢＢのそれぞれに適用する画素パターンＰａ，Ｐｂを示す図である。
【図１２】図１０に示すモノクロ画像ＡＡ，ＢＢに、図１１に示す画素パターンＰａ，Ｐｂを適用して記録した回折格子記録媒体を示す図である。
【図１３】カラー画像を回折格子記録媒体上に記録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。
【図１４】カラー画像を記録した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。
【図１５】図１４（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。
【図１６】本発明を適用して作成される回折格子記録媒体において表現されるもとのカラー画像を構成する３枚の単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂを示す図である。
【図１７】図１６に示す各画素に対して、間引処理を実行した後の状態を示す図である。
【図１８】図１７に示す間引処理によって残った画素の配列を示す図である。
【図１９】図１８に示す画素配列に基づいて、各画素領域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。
【図２０】割付プレーンＵ上に所定の画素パターンを割り付けて回折格子記録媒体を作成する一般的な手法を示す図である。
【図２１】本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法の基本概念を示す図である。
【図２２】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２３】本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法において用いる排他的な２枚のマスクの典型例を示す図である。
【図２４】本発明に係る回折格子記録媒体の作成方法において用いる排他的な３枚のマスクの典型例を示す図である。
【図２５】図２３に示す２枚のマスクの論理的な定義方法を説明する図である。
【図２６】図２３に示す２枚のマスクの具体的な数値による定義例を示す図である。
【図２７】図２４に示す３枚のマスクの論理的な定義方法を説明する図である。
【図２８】図２４に示す３枚のマスクの具体的な数値による定義例を示す図である。
【図２９】本来のマスクとしての機能を果たさない特殊なマスクを説明する図である。
【図３０】図２９に示す特殊なマスクの具体的な数値による定義例を示す図である。
【図３１】図１に示すモノクロ画像Ｑを媒体上に記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図３２】図９に示すモノクロ画像Ａ，Ｂを同一媒体上に重畳させて記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図３３】図１６に示す単色画像Ｒ，Ｇ，Ｂを同一媒体上に重畳させて記録してカラー画像を得る場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図３４】図３３に示すルックアップテーブルＬＵＴ１の変形例を示す図である。
【図３５】図３３に示す画素パターン群の効率的な定義方法の一例を示す図である。
【図３６】４枚の画像Ａ〜Ｄを同一媒体上に特有な方法で重畳させて記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図３７】図３６に示す適用例に用いる割付条件テーブルＴＢＬおよびルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ４を示す図である。
【図３８】６枚の画像Ａ〜Ｆを同一媒体上に特有な方法で重畳させて記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図３９】図３８に示す適用例に用いる割付条件テーブルＴＢＬおよびルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ６を示す図である。
【図４０】本発明の適用対象となる多重回折格子記録媒体に記録すべき２つのモチーフＡ，Ｂを示す図である。
【図４１】図４０に示す２つのモチーフＡ，Ｂのそれぞれに適用する画素パターンＰａ，Ｐｂおよび多重画素パターンＰａｂを示す図である。
【図４２】図４０に示す２つのモチーフＡ，Ｂに基いて、各画素位置と各画素パターンとの対応関係を示す図である。
【図４３】図４０に示すモチーフＡ，Ｂに、図４１に示す画素パターンＰａ，Ｐｂおよび多重画素パターンＰａｂを適用して記録した回折格子記録媒体を示す図である。
【図４４】ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの比率が１：１である２種類の回折格子パターンを示す図である。
【図４５】図４４に示す２種類の回折格子パターンを重ねることにより得られる多重回折格子パターンを示す図である。
【図４６】ライン幅ｄＬとスペース幅ｄＳとの比率が１：２である２種類の回折格子パターンを示す図である。
【図４７】図４６に示す２種類の回折格子パターンを重ねることにより得られる多重回折格子パターンを示す図である。
【図４８】図４７に示す多重回折格子パターンをもった回折格子記録媒体の構造を示す側断面図である。
【図４９】多重回折格子パターンを利用した画素パターンを定義するテーブルの一例を示す図である。
【図５０】図４０に示すモチーフＡ，Ｂを同一媒体上に重畳させて記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図５１】多重画素パターンを利用した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５２】１つのモチーフについて複数の画素パターンを用いて回折格子記録媒体を生成する例を説明する図である。
【図５３】３つのモチーフを重ねて記録する際に用いる画素パターンおよび多重画素パターンを示す図である。
【図５４】図５３に示す画素パターンおよび多重画素パターンを用いて表現される３つのモチーフと、画素の対応関係とを示す図である。
【図５５】図５４に示すモチーフＡ，Ｂ，Ｃを同一媒体上に重畳させて記録する場合に本発明を適用した適用例を示す図である。
【図５６】図５５に示す適用例での優先順位ｋ＝１における割付状態を示す図である。
【図５７】図５５に示す適用例での優先順位ｋ＝２における割付状態を示す図である。
【図５８】図５５に示す適用例での優先順位ｋ＝３における割付状態を示す図である。
【図５９】図５５に示す適用例での最終的な多重割付状態を示す図である。
【図６０】本発明に係る回折格子記録媒体の作成装置の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…回折格子記録媒体
２…窪み
３…遮蔽壁
１０…データ入力手段
２０…データ記憶手段
２１…画像データ記憶部
２２…画素パターン記憶部
２３…マスク記憶部
２４…ルックアップテーブル記憶部
２５…割付条件テーブル記憶部
３０…割付処理手段
４０…割付プレーン定義手段
５０…電子ビーム描画手段
５５…回折格子記録媒体（原版）
６０…プレス装置
６５…回折格子記録媒体
Ａ〜Ｆ…画像
ＡＡ，ＢＢ…間引き後のモノクロ画像
Ｌ…格子線
ＬＵＴ１〜ＬＵＴ６…ルックアップテーブル
Ｍ１〜Ｍ３３…マスク
Ｐ，Ｐ１〜Ｐ１５，Ｐａ，Ｐｂ，ＰＰ…画素パターン
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…モノクロ画像
Ｕ…割付プレーン
Ｖ…格子占有領域
Ｘ，Ｙ，Ｚ…領域[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a diffraction grating recording medium, and more particularly, to a method and an apparatus for producing a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating.
[0002]
[Prior art]
A hologram seal is used as a means for preventing counterfeiting of a credit card, a bankbook, a voucher, and the like. Hologram seals are also used for products such as video tapes and luxury watches to prevent pirated copies from being sold. In addition, hologram seals are also used for decoration and sales promotion purposes. In such a hologram seal, a two-dimensional image instead of a three-dimensional image is often used as a motif.
[0003]
A common method for producing such a hologram seal is an optical hologram imaging method in which interference fringes are formed using laser light. That is, a manuscript on which a two-dimensional image is drawn is prepared, one of the two branched laser lights is irradiated on the manuscript, and the reflected light and the other laser light interfere with each other to form an interference fringe. Is recorded on the photosensitive material. Once the hologram master has been created, the hologram seal can be mass-produced using this master by a pressing technique.
[0004]
On the other hand, recently, a method of forming a hologram seal by forming a diffraction grating pattern on a medium has been implemented. 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 referred to as a “hologram”, but is referred to as a “diffraction grating recording medium”. Words will be used (generally, a medium on which an image is recorded as a diffraction grating and a medium on which an image is recorded as an interference fringe as described above are all referred to as “hologram seals”. Often referred to as ").
[0005]
In the latter method of forming a diffraction grating pattern, since a technique for forming a diffraction grating pattern by electron beam drawing has been established, it has become possible to form a pattern having a resolution higher than that of printing. As compared with the recording method, a clear image having higher luminance can be obtained. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-39701 discloses a method of expressing a predetermined picture by a set of minute dots on which a diffraction grating pattern is formed. Further, Japanese Patent Application No. 5-148681 proposes a method of expressing a two-dimensional image composed of a large number of pixels as a set of minute pixels on which a diffraction grating pattern is formed.
[0006]
Another advantage of the latter method is that a method of recording a plurality of images in a superimposed manner on one medium can be adopted. The diffraction grating can freely set the observation direction of the diffracted light based on the arrangement angle and the arrangement pitch of the grating lines. Therefore, when observing from the first direction, the first image is obtained, and the second image is obtained. It is possible to superimpose and record a plurality of images, such as obtaining a second image when observing from. The above-mentioned Japanese Patent Application No. 5-148681, Japanese Patent Application No. 5-317273, and Japanese Patent Application No. 5-317274 disclose various application examples of such a method. . If this principle is applied, a single-color image is prepared for each color component of the three primary colors, and the three single-color images are superimposed and recorded on a single medium to record a diffraction image with a color image. It is also possible to create a medium.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium is created, it is determined for each pixel which pixel value of the image is used to represent the pixel. Further, in order to express the pixel by the diffraction grating, it is necessary to determine what kind of diffraction grating pattern should be formed. Usually, the number of pixels constituting one image is considerably large, and the processing of determining a diffraction grating pattern for each of these pixels requires a great deal of labor.
[0008]
In the future, the demand for the diffraction grating recording medium is expected to increase more and more, the number of images to be superimposed and recorded on one medium is also increased, and various aspects of superimposition and synthesis are also considered. It is expected that miscellaneous requests will be made. However, at present, a method for efficiently processing such various requests on a commercial basis has not been established. In other words, even if processing is performed using a computer, the fact is that the operator is dealing with each job received, and a system capable of comprehensively dealing with various requests is desired. I have.
[0009]
Therefore, the present invention provides a creation method and a creation device that can efficiently create a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium according to various demands. The purpose is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
(1) A first aspect of the present invention relates to a method for producing a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image preparation step of preparing a plurality of images composed of an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value,
An allocation plane defining step of defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions, corresponding to an array of pixels constituting the prepared image;
A pixel pattern formed by forming a diffraction grating by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in a pixel region or a predetermined grid occupation region included in the pixel region, a grid occupation region, a pitch, an angle, Changing at least one of the pixel patterns to define a plurality of types of pixel patterns;
A mask definition step of defining a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged in the layout plane;
A look-up table defining step of defining a look-up table for associating one of a plurality of types of defined pixel patterns with individual pixel values of the pixels constituting the prepared image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined lookup table, an allocation condition defining step of defining a plurality of types,
An allocation condition selected by a mask is applied to one pixel area arranged in the allocation plane, and if the pixel area is selected by the mask indicated in the applied allocation condition, the applied allocation is performed. For a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the image indicated by the condition, a specific pixel pattern associated with the lookup table indicated by the currently applied allocation condition is assigned to the pixel region. Performing an allocation process, and allocating a certain pixel pattern for each of all pixel regions;
A medium creation step of recording the pixel pattern assigned to all the pixel areas by the assignment step as a diffraction grating on a predetermined medium;
Is performed.
[0011]
(2) A second aspect of the present invention relates to a method for producing a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image preparation step of preparing a plurality of images composed of an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value,
An allocation plane defining step of defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions, corresponding to an array of pixels constituting the prepared image;
A pixel pattern formed by forming a diffraction grating by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in a pixel region or a predetermined grid occupation region included in the pixel region, a grid occupation region, a pitch, an angle, Changing at least one of the pixel patterns to define a plurality of types of pixel patterns;
A mask definition step of defining a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged in the layout plane;
A look-up table defining step of defining a look-up table for associating one of a plurality of types of defined pixel patterns with individual pixel values of the pixels constituting the prepared image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition defining step of defining a plurality of types by defining priorities with each other,
A predetermined layout condition is applied to one pixel area arranged in the layout plane, and when the pixel area is selected by the mask indicated in the applied layout condition, the pixel area is displayed in the applied layout condition. A process of allocating, to the pixel region, a specific pixel pattern associated with a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the image, which is associated with the lookup table indicated in the allocation condition being applied. By sequentially applying a plurality of types of allocation conditions in accordance with the order of priority, an operation of repeatedly executing until a certain pixel pattern is allocated to the pixel region is performed, and by performing this operation for all the pixel regions, , An allocation step of allocating some pixel pattern,
A medium creation step of recording the pixel pattern assigned to all the pixel areas by the assignment step as a diffraction grating on a predetermined medium;
Is performed.
[0012]
(3) According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for producing a diffraction grating recording medium according to the second aspect, wherein
In the lookup table definition stage, in the lookup table, for a predetermined pixel value, a correspondence indicating that there is no corresponding pixel pattern is performed,
In the allocating step, a predetermined allocating condition is applied to one pixel area arranged on the allocating plane, the pixel area is selected by the mask indicated in the allocating condition being applied, and the allocating condition being applied is If there is a specific pixel pattern associated with the pixel value of the pixel corresponding to the pixel area of the image shown in, by the lookup table shown in the allocation condition being applied, The process of allocating a specific pixel pattern to the pixel area is performed by repeatedly applying a plurality of types of allocation conditions in accordance with the priority order until a certain pixel pattern is allocated to the pixel area. Is performed for all pixel areas, so that some pixel pattern is assigned to each of all pixel areas. It is intended.
[0013]
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium according to the first aspect,
In the allocating step, two different pixel patterns based on two different images are allowed to be superimposed and allocated to the same pixel area for the same pixel area, and the pixel area to which the two different pixel patterns are allocated is allowed. Is to record a multiple pixel pattern obtained by superimposing these two pixel patterns as a diffraction grating.
(5) According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a diffraction grating recording medium according to the fourth aspect, wherein
At the assignment condition definition stage, a multiplex flag indicating whether or not to allow the overlap assignment is set in each assignment condition, and the assignment process based on the assignment condition in which the setting to permit the overlap assignment is performed. Only in such a case, the superposition allocation based on another allocation condition is performed.
[0014]
(6) In a sixth aspect of the present invention, in the method for producing a diffraction grating recording medium according to the fourth or fifth aspect,
As the two pixel patterns to be subjected to the superimposition allocation, pixel patterns having different grid line arrangement angles from each other and having a relationship of dS ≧ 2 · dL between the line width dL and the space width dS of the grid lines are used. ,
At the pixel pattern definition stage, information for recognizing the ratio between the line width dL and the space width dS is defined for each pixel pattern.
[0015]
(7) According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the method for producing a diffraction grating recording medium according to the first to sixth aspects,
In the pixel pattern definition stage, a pixel pattern indicating that no grid lines are arranged in a pixel region is defined as one pixel pattern.
[0016]
(8) According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a diffraction grating recording medium according to any one of the first to seventh aspects,
In the image preparation stage, for a color image represented by the three primary colors, a monochromatic image for each color component is prepared, and the three monochromatic images are superimposed and recorded on a single medium, so that a diffraction grating having a color image is obtained. A recording medium is created.
[0017]
(9) According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a diffraction grating recording medium according to the above-described first to eighth aspects,
In the mask definition stage, a selection is made such that the selected pixel regions are evenly distributed, and a plurality of masks in which mutually exclusive pixel regions are selected are defined.
[0018]
(10) A tenth aspect of the present invention is the method of manufacturing a diffraction grating recording medium according to the first to ninth aspects,
In the mask definition stage, a unit array in which a predetermined number of pixel regions are arranged vertically and horizontally is defined, a pixel region arranged at a predetermined position in the unit array is determined as a pixel region to be selected, and this unit array is allocated. The mask is defined by repeatedly arranging it in a plane.
[0019]
(11) An eleventh aspect of the present invention is an apparatus for producing a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image data storage unit that stores each image as image data indicating an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value;
Allocation plane defining means for defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions in correspondence with an array of pixels constituting the stored image;
A pixel pattern formed by forming a diffraction grating by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in a pixel region or a predetermined grid occupation region included in the pixel region, a grid occupation region, a pitch, an angle, A pixel pattern storage unit that prepares a plurality of types by changing at least one of the above, and stores the prepared plurality of types of pixel patterns as data;
A mask storage unit that prepares a mask for selecting a predetermined part or all of a plurality of pixel regions arranged in the layout plane, and stores the prepared mask as data,
A lookup table storage unit that stores a lookup table that associates one of a plurality of types of pixel patterns with each pixel value of a pixel included in an image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition table storage unit storing an allocation condition table defining a plurality of types,
Input means for inputting predetermined data to each storage unit,
An allocation condition selected by a mask is applied to one pixel area arranged in the allocation plane, and if the pixel area is selected by the mask indicated in the applied allocation condition, the applied allocation is performed. For a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the image indicated by the condition, a specific pixel pattern associated with the lookup table indicated by the currently applied allocation condition is assigned to the pixel region. Allocation processing means for performing a process of allocating a pixel pattern for each of all pixel regions,
Electron beam drawing means for drawing a pixel pattern allocated to all pixel areas by the allocation processing means on a predetermined medium as a diffraction grating using an electron beam;
Is provided.
[0020]
(12) A twelfth aspect of the present invention relates to an apparatus for producing a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image data storage unit that stores each image as image data indicating an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value;
Allocation plane defining means for defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions in correspondence with an array of pixels constituting the stored image;
A pixel pattern formed by forming a diffraction grating by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in a pixel region or a predetermined grid occupation region included in the pixel region, a grid occupation region, a pitch, an angle, A pixel pattern storage unit that prepares a plurality of types by changing at least one of the above, and stores the prepared plurality of types of pixel patterns as data;
A mask storage unit that prepares a mask for selecting a predetermined part or all of a plurality of pixel regions arranged in the layout plane, and stores the prepared mask as data,
A lookup table storage unit that stores a lookup table that associates one of a plurality of types of pixel patterns with each pixel value of a pixel included in an image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition table storage unit that stores a plurality of types of allocation condition tables that are defined with priority to each other;
Input means for inputting predetermined data to each storage unit,
A predetermined layout condition is applied to one pixel area arranged in the layout plane, and when the pixel area is selected by the mask indicated in the applied layout condition, the pixel area is displayed in the applied layout condition. A process of allocating, to the pixel region, a specific pixel pattern associated with a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the image, which is associated with the lookup table indicated in the allocation condition being applied. By sequentially applying a plurality of types of allocation conditions in accordance with the order of priority, an operation of repeatedly executing until a certain pixel pattern is allocated to the pixel region is performed, and by performing this operation for all the pixel regions, An allocation processing means for allocating some kind of pixel pattern,
Electron beam drawing means for drawing a pixel pattern allocated to all pixel areas by the allocation processing means on a predetermined medium as a diffraction grating using an electron beam;
Is provided.
[0021]
(13) A thirteenth aspect of the present invention provides the diffraction grating recording medium producing apparatus according to the twelfth aspect,
As each assignment condition defined in the assignment condition table, a multiplex flag indicating whether or not to permit superimposition assignment is added,
The allocation processing means is based on an allocation condition having a flag for permitting superimposition allocation. (If a pixel pattern is allocated, the allocation processing unit follows the priority order until another pixel pattern is further superimposed and allocated. The allocation process is continued.
[0022]
[Operation]
In the method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention, an allocation plane in which a plurality of pixel regions are arranged in correspondence with a pixel arrangement constituting an image to be recorded is defined. On the other hand, a plurality of types of pixel patterns are formed in which a diffraction grating is formed by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in the pixel region or a predetermined grid occupation region included in the pixel region. Then, one of the prepared pixel patterns is allocated to each pixel area in the allocation plane, thereby forming one diffraction grating recording medium.
[0023]
In order to record a plurality of images in a superimposed manner, it is not possible to record all the pixels of all the images as they are, and it is necessary to thin out information on some of the pixels. For this purpose, a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged on the layout plane is defined. Also, a look-up table that associates a specific pixel pattern with an individual pixel value is prepared so that a predetermined pixel pattern can be specified according to the pixel value of each pixel.
[0024]
The operation of creating a diffraction grating recording medium is an operation of determining which pixel pattern should be allocated to each pixel area of the allocation plane. In order to perform this operation, an allocation condition table in which a plurality of types of allocation conditions indicating a predetermined mask, a predetermined image, and a predetermined lookup table are prepared. In order to determine a pixel pattern to be allocated to a specific pixel area of an allocation plane, first, a predetermined mask, a predetermined image, and a predetermined look-up table are referred to based on the first allocation condition. Then, when the specific pixel area is selected by the referenced mask, the pixel value of the corresponding pixel of the referenced image is recognized, and the recognition is performed using the referenced lookup table. A pixel pattern corresponding to the pixel value is determined. If this particular pixel area has not been selected by the referenced mask, the same processing is repeated based on the next allocation condition to be applied.
[0025]
As described above, the allocation conditions including the three types of combinations of the mask, the image, and the look-up table are set. By appropriately changing these settings, it is possible to specify a very flexible allocation mode. . For this reason, it is possible to superimpose and record a plurality of images in response to various requests.
[0026]
Also, if a predetermined pixel value is associated with a predetermined pixel value in the lookup table indicating that no corresponding pixel pattern exists, the mask does not allocate the selected pixel area. Condition can be set, and more flexible measures can be taken.
[0027]
Further, by superposing and assigning two different pixel patterns based on two different images to the same pixel region, a pixel region having a limited area can be effectively used, and a diffraction grating having high brightness can be obtained. A recording medium can be realized.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on several embodiments illustrating the present invention.
[0029]
§1. Diffraction grating recording medium to which the present invention is applied (Part 1)
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a diffraction grating recording medium. First, the basic configuration of a diffraction grating recording medium to which the present invention is applied will be described.
[0030]
First, the diffraction grating recording medium described in §1 expresses a monochrome image Q composed of a set of a plurality of pixels as a diffraction grating on the medium. Here, a basic method for expressing a relatively simple monochrome image Q (an image indicating the English letter "A") as shown in FIG. 1A on a diffraction grating recording medium will be described. The following method for producing a diffraction grating recording medium is based on the premise that the method is performed using a computer, and each of the processes described below is executed using a computer.
[0031]
First, pixel information of the monochrome image Q as shown in FIG. 1B is prepared as image data corresponding to the monochrome image Q 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 either “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 an ordinary drawing device. Alternatively, the pixel information of such a monochrome image Q may be prepared by taking in a design image drawn on a paper surface by a scanner device.
[0032]
Subsequently, as shown in FIG. 2, a pixel pattern P in which grid lines having a predetermined line width d are arranged in a predetermined grid occupying region V at a predetermined pitch p and a predetermined angle θ is defined. Here, the grid occupation area V is an area that constitutes 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 shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In this example, a rectangle having a size of 50 μm × 45 μm in length × width is used as the lattice occupation region V. Of course, other shapes such as a square (for example, 50 μm × 50 μm) and a circle are used. Is also good.
[0033]
The line width d and the pitch p of the grid lines L arranged in the grid occupied region V also have minute dimensions corresponding to the wavelength of light. In this embodiment, the line width d = 0.6 μm, The pitch p is 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 grid line L is an angle set with respect to a predetermined reference axis. In this specification, an XY coordinate system that defines the X axis and the Y axis in the directions as illustrated is defined, and the arrangement angle θ of the grid line L is represented with the X axis as a reference axis. Such a pixel pattern P is also prepared as image data on a computer. Note that the image data of the pixel pattern P may be prepared as “raster image data” (in this case, each pixel constituting a monochrome image is represented by a smaller pixel. Alternatively, it may be prepared as “vector image data” in which the outline of the grid line L is defined by specifying the coordinate values of the four vertices of the square constituting the grid line L. In order to suppress the data amount, the latter is preferable.
[0034]
Next, a pixel pattern P as shown in FIG. 2 is associated with a predetermined pixel based on each pixel value in the pixel information of the monochrome image as shown in FIG. An allocation process for arranging the pattern P is performed. Specifically, in the pixel information of the monochrome image Q shown in FIG. 1B, the pixel pattern P in FIG. 2 is associated with each pixel having a pixel value of “1”. The pixel pattern P is not associated with the pixel whose pixel value is “0”. Pixel patterns P are arranged at the pixel positions associated with each other in this manner. In other words, if the arrangement shown in FIG. 1 (b) is compared to a wall, an operation of sticking tiles as shown in FIG. 2 one by one to each area marked "1" in the wall is performed. . As a result, an image pattern as shown in FIG. 3 is obtained. This image pattern is the 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 constituted by a diffraction grating, and a visual effect as a diffraction grating can be obtained.
[0035]
However, the processing of pasting the pixel pattern P as a “tile” as shown in FIG. 2 is performed as image processing in a computer. In this processing, for example, as shown in FIG. 4, when the coordinate origin O is set at the lower right position of the image corresponding to the entire monochrome image Q, the offset amounts a and b based on the pixel position to be pasted are calculated. Then, the pasting process as image data may be performed. As a result of such arithmetic processing, image data indicating a pattern as shown in FIG. 3 is obtained. If a pattern as shown in FIG. 3 is physically output on a film or the like based on this image data, Thus, a desired diffraction grating recording medium can be produced. Actually, image data created by a computer is supplied to an electron beam drawing apparatus, a pattern as shown in FIG. 3 is drawn on an original by an electron beam, and a diffraction grating recording medium (so-called "Hologram seals") will be mass-produced.
[0036]
§2. Pixel pattern types
The method of creating a diffraction grating recording medium by allocating a pixel pattern P on which a diffraction grating is formed to each pixel constituting a monochrome image Q has been described above. The above example is an example in which a single monochrome image Q is recorded on one diffraction grating recording medium, so that only one type of pixel pattern P is required. However, when a plurality of monochrome images are superimposed and recorded on the same medium, or when a color image composed of a plurality of monochromatic images is superimposed and recorded on the same medium, a plurality of types of pixels are required. It is necessary to prepare patterns and adopt a method of selectively assigning them. Therefore, first, what kind of pixel patterns are available will be considered. The pixel pattern shown in FIG. 2 is one in which grid lines L having a predetermined line width d at a predetermined angle θ are arranged at a predetermined pitch p in a predetermined grid occupation region V. Here, by changing parameters such as the arrangement angle θ, the line width d, the pitch p, and the grid occupation area V, different pixel patterns can be obtained.
[0037]
For example, when the arrangement angle θ of the grid lines 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 arrangement angles are different from each other in θ = 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, and 120 ° (actual grid lines have a predetermined width). However, for convenience of illustration, in the following figures, grid lines will be indicated by simple lines). In these five types of pixel patterns P1 to P5, directions in which diffracted light is observed are different. That is, since the diffracted light is basically obtained in a direction perpendicular to the arrangement direction of the grid lines, it is assumed that such five types of pixel patterns P1 to P5 are formed on the same medium. The observed pixel pattern differs depending on the angle of the line of sight when observing the medium with the naked eye. For example, at a certain angle, the pixel pattern P1 is observed, and at another angle, the pixel pattern P2 is observed. However, since scattered light is actually observed, a specific pixel pattern is not completely observed at a specific line-of-sight angle.
[0038]
Then, what about changing the pitch p of the grid lines? For example, as shown in FIG. 6, five types of pixel patterns P6 to P10 having five different pitches of p = 0.8 μm, 0.9 μm, 1.0 μm, 1.1 μm, and 1.2 μm are prepared. Try. Both are common to the arrangement angle θ = 0 of the grid lines. 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 10, and while irradiating white light from vertically above the diffraction grating recording medium 10, the irradiation direction of the white light is Observation is performed from a direction inclined by an angle φ. About such a diffraction phenomenon,
p · sinφ = n · λ
The Bragg formula 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 this fixed observation direction becomes It is uniquely determined based on the pitch p of the lattice.
[0039]
Here, let us consider more specific numerical values. For example, in FIG. 7, consider a case where observation is performed from an observation direction in which φ = 30 °. Then, since sinφ = １／, when n = 1 for the first-order diffracted light, the above equation becomes:
p · (1/2) = λ
It becomes. That is, in this observation direction, a 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, diffraction 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 region V is changed. For example, as shown in FIG. 8, five types of pixel patterns P11 to P15 having different areas of the grid occupation region V are prepared. In each case, the outer frame indicates a pixel area to which this pixel pattern is assigned. In the pixel pattern P11, since the area of the grid occupation region V is set to 0, even if this pixel pattern is assigned to the pixel region, no diffraction grating is formed. On the other hand, in the pixel pattern P15, the area of the grid occupation region V is set to be equal to the area of the pixel region of the outer frame. Therefore, if this pixel pattern is allocated to the pixel region, the diffraction grating will (In each of the examples described above, it is premised that the pixel region and the grid occupation region V match in this way.) The pixel patterns V12 to V14 correspond to these intermediate stages.
[0040]
In these five types of pixel patterns P11 to P15, the arrangement angle θ and the pitch p of the grid lines are common, and only the area of the area where the diffraction grating is formed (grating occupied area V) is 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 region where the diffraction grating is formed, the diffracted light obtained from the pixel pattern increases as the pixel pattern has the diffraction grating formed in a wider region. And the brightness increases. In addition, a plurality of types of pixel patterns may be prepared by changing the line width d of the grid lines.
[0041]
§3. Diffraction grating recording medium to which the present invention is applied (part 2)
Next, an example in which a plurality of images are superimposed and recorded on the same medium by using a plurality of pixel patterns will be described. Here, a case is considered in which two images, a monochrome image A as shown in FIG. 9A and a monochrome image B as shown in FIG. 9B, are superimposed and recorded on the same medium. Here, the monochrome image A shown in FIG. 9A has the same pattern as the monochrome image Q shown in FIG. 1A, but has a difference in resolution. That is, while the monochrome image Q shown in FIG. 1A has a 7 × 7 pixel array, the monochrome image A shown in FIG. 9A has a 14 × 14 pixel array. Similarly, the monochrome image B shown in FIG. 9B has a 14 × 14 pixel array. The reason why an image having a higher resolution than that in the example of §1 is prepared is to perform a pixel thinning process in order to superimpose and record two images on a medium.
[0042]
9 (a) and 9 (b), both solid lines and broken lines are used as boundaries indicating the pixel arrangement, but this is for the convenience of the following description. Now, in FIGS. 9A and 9B, when a 2 × 2 pixel array surrounded by a solid line is called a unit array, these images are arranged by arranging the unit array in 7 rows and 7 columns. It will be configured. Here, as for the monochrome image A shown in FIG. 9A, of the 2 × 2 pixels constituting each unit array, the upper left pixel and the lower right pixel are left, and the lower left pixel and the upper right pixel are left. If the process of thinning out is performed, the monochrome image AA after the thinning is as shown in FIG. Similarly, for the monochrome image B shown in FIG. 9B, of the 2 × 2 pixels constituting each unit array, the lower left pixel and the upper right pixel are left, and the upper left pixel and the lower right pixel are left. If the processing for thinning out is performed, the monochrome image BB after thinning is as shown in FIG. If the image has a certain degree of resolution, the motif of the original image (characters "A" and "B" in this example) is expressed as it is even after such thinning processing is performed. .
[0043]
By performing the thinning process using the unit array as described above, the following merits can be obtained. First, in the unit array, an exclusive selection is made such that the upper left pixel and the lower right pixel are left in the monochrome image A, and the lower left pixel and the upper right pixel are left in the monochrome image B. As apparent from the comparison between FIGS. 10A and 10B, the pixels AA and BB after thinning out have pixels (pixels painted black in the figure) in which the pixel value “1” is defined. Do not come to the same position. In other words, exclusivity is maintained for the entire image. Therefore, even if the image AA and the image BB are superimposed in this state, the pixels defined with the pixel value “1” do not overlap each other.
[0044]
Another advantage of the thinning process using the unit array is that the thinned pixels are uniformly distributed over the entire image. That is, thinning is performed uniformly over the entire area of the image. The reason why the motif of the original image is expressed as it is even after the thinning-out processing is because such uniform thinning is performed.
[0045]
Here, two types of pixel patterns Pa and Pb as shown in FIG. 11 are prepared. The pixel pattern Pa has a grid line arrangement angle θ of 45 °, and the pixel pattern Pb has an angle θ of 90 ° to form a diffraction grating. Then, the pixel pattern Pa is assigned to the pixel having the pixel value “1” of the image AA shown in FIG. 10A, and the pixel pattern Pa is assigned to the pixel having the pixel value “1” of the image BB shown in FIG. If Pb is allocated and a diffraction grating pattern is formed on the same medium, a diffraction grating recording medium as shown in FIG. 12 is obtained. As described above, since the image AA and the image BB have exclusiveness, the pixel patterns Pa and Pb are not assigned to the same pixel position in an overlapping manner.
[0046]
By the way, as described in §2, diffraction gratings having different grating line arrangement angles θ have different observation directions. Therefore, when the diffraction grating recording medium shown in FIG. 12 is observed from one direction, the image AA is observed, and when observed from another direction, the image BB is observed. If three or more images are recorded using three or more types of pixel patterns, they can be similarly superimposed and recorded. As described above, if a plurality of images are recorded using pixel patterns having different optical characteristics, a plurality of images can be superimposed and recorded on the same medium, and observation conditions are changed. This is one of the great features of the diffraction grating recording medium in that the plurality of images can be separately observed.
[0047]
§4. Diffraction grating recording medium to which the present invention is applied (part 3)
In §3 described above, an example of a diffraction grating recording medium in which a plurality of monochrome images are superimposed and recorded on the same medium has been described. Using this principle, a color image can be recorded. For example, a color image composed of three primary colors of RGB can be expressed by superimposing and recording three images, a single color image R, a single color image G, and a single color image B, on the same medium. This is a method used in general printing. However, in order to express a so-called full-color image as in general printing, it is necessary to express not only the color component of each pixel but also the pixel value (density value / luminance value) of each pixel as a diffraction grating. For that purpose, the following method may be adopted.
[0048]
Now, consider a general color image (raster image) composed of a large number of pixels. Each pixel constituting the color image has a predetermined pixel value for each predetermined color component. The basic principle of the method described here is that 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 represented by the area of the grating occupied area where the diffraction grating is formed. It is represented by
[0049]
This principle will be described with a more specific example. A general color 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 image is defined by pixels having 8-bit pixel values (0 to 255) for each of the three primary color components of R, G, and B will be considered. As described in §2, 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 specific observation direction (diffraction angle φ = 30 ° in FIG. 7). Observation direction). These wavelengths substantially coincide with the wavelengths of the three primary colors R, G, and B. Therefore, as long as the first-order diffracted light is observed in such an observation direction, the R color component can be represented by a pixel pattern having a pitch of 1.2 μm, and the G color component can be expressed by a pitch of 1 μm. It can be represented by a pixel pattern of 0.0 μm, and the color component B can be represented by a pixel pattern of 0.8 μm pitch.
[0050]
On the other hand, the 8-bit pixel value (0 to 255) can be represented by a plurality of pixel patterns having different areas of the grid 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 grid occupied region V to the pixel region serving as the outer frame is (0/255), (64/255), (128/255), respectively. ), (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, how many pixel patterns having different area ratios should be prepared may be appropriately set according to the number of gradation values for each color component of a color image to be expressed. If it is an 8-bit gradation, 256 gradations (2⁸Need to be prepared, but if 4-bit gradation is acceptable, 16 patterns (2⁴Street).
[0051]
As a result, 3 × 256 = 768 pixel patterns are prepared in order to represent a color image with pixels having 8-bit pixel values (0 to 255) for each of the three primary colors R, G, and B. It would be good to keep it. FIG. 13 is a diagram showing an image of a pixel pattern prepared in this manner (for convenience, pixel patterns for five pixel values of 256 pixel values of 0 to 255 are shown as representatives). . Pixel pattern R for primary color R₀~ R₂₅₅Have a diffraction grating with a pitch p = 1.2 μm, and a pixel pattern G for the primary color G₀~ G₂₅₅Have a diffraction grating formed at a pitch p = 1.0 μm, and a pixel pattern B for the primary color B is formed.₀~ B₂₅₅In each of the examples, a diffraction grating is formed at a pitch p = 0.8 μm. The 256 pixel patterns for each primary color have an area ratio of the grid occupied area to the pixel area of (0/255) to (255/255).
[0052]
By preparing 768 types of pixel patterns in this way, it is possible to provide a pixel pattern corresponding to an arbitrary pixel value of an arbitrary color component of the three primary colors of RGB. The 768 pixel patterns have the same grid line arrangement angle θ (θ = 0 ° in this example). This is because diffracted light must be obtained for any of the 768 pixel patterns when observed from a specific observation direction. However, in practice, even if the grid line arrangement angle θ is slightly different, the diffracted light can be observed from the same observation direction. The arrangement angles may be slightly different.
[0053]
In the example shown in FIG. 13, the upper left corner of each grid occupied region is aligned with the upper left corner of each pixel region. However, it is not always necessary to align the upper left corner of each pixel region with this position. Can be arranged, arranged in the center, or arranged freely.
[0054]
When displaying a color 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 this embodiment, a pixel region matrix as shown in FIG. 14 is defined, and pixel patterns for each primary color are arranged according to this matrix. Each of them is a pixel area matrix composed of three rows and three columns. In the pixel area matrix shown in FIG. 14A, three primary colors of RGB are arranged in order in the first row, and the second and subsequent rows are arranged in the previous row. Is shifted to the right. On the other hand, in the pixel area matrix shown in FIG. 14B, in the second and subsequent rows, the arrangement of the previous row is shifted to the left. Using any of the pixel area matrices, a uniform three primary color distribution can be obtained.
[0055]
After the pixel region matrix is defined in this manner, a large number of pixel regions are formed by arranging a large number of pixel region matrices vertically and horizontally. Then, the pixel patterns for the primary colors shown in the pixel region matrix are arranged in each pixel region. In this way, a uniform distribution of three primary colors can be obtained in the entire image. FIG. 15 is an example in which pixel patterns are arranged for a single pixel region matrix. Various pixel patterns are arranged in each pixel area, and are arranged according to the color arrangement of the pixel area matrix shown in FIG.
[0056]
The pixel region matrix is not limited to the one shown in FIG. 14, but any matrix having pixel regions of a number corresponding to at least the number of colors to be used (3 in this example). You can prepare a matrix. However, it is preferable to equalize the number of each color in the unit pixel area matrix so that there is no difference in strength between colors, and it is preferable to form a matrix in which each color is uniformly distributed in the unit pixel area matrix. preferable. In the example shown in FIG. 14, all three colors of RGB are arranged in nine pixel regions and are evenly distributed.
[0057]
From the above description, the basic principle of expressing a color image composed of the three primary colors of RGB on the diffraction grating recording medium can be understood. A specific method of actually producing a diffraction grating recording medium based on such a basic principle will be described below.
[0058]
First, a monochrome image R, a monochrome image G, and a monochrome image B for each of the three primary color components are prepared in the form of raster data. Here, as shown in FIG. 16, a description will be given by taking a monochrome image R, G, B composed of 36 pixels arranged in 6 rows and 6 columns as an example. In practice, it is common to use an image having a larger pixel array. Such a color image composed of three single-color images R, G, and B can be generated by a computer using graphic application software, or the original image can be input as digital data using a scanner or the like. Can also be prepared.
[0059]
As shown in FIG. 16, each of the 36 pixels forming each of the monochrome images R, G, and B has a pixel value for an RGB color component. For example, for a single-color image R, the pixel in the first row and the first column has a pixel value R (1, 1) for the primary color R, and generally, the pixel in the i-th row and the j-th column has a pixel value for the primary color R R (i, j). Similarly, for the monochrome image G, the pixel at the i-th row and the j-th column has a pixel value G (i, j) for the primary color G, and for the monochrome image B, the pixel at the i-th row and the j-th column is the primary color It has a pixel value B (i, j) for B. In this embodiment, each of these pixel values is represented by 8 bits, and has any value from 0 to 255.
[0060]
Pixel regions arranged in 6 rows and 6 columns are prepared corresponding to the pixels in 6 rows and 6 columns of the three monochrome images thus prepared. Then, the pixel in the i-th row and the j-th column and the pixel area in the i-th row and the j-th column are in one-to-one correspondence, and each pixel area has one pixel selected based on the pixel value of the corresponding pixel. Assign a pattern. However, since there are three single-color images, it is necessary to select any one of the three images and use only the pixel values of the selected single-color image. The pixel values of the pixels at the same arrangement position in the two unselected monochromatic images are not reflected on the finally formed diffraction grating recording medium, and are thus thinned out. Such pixel thinning needs to be performed uniformly for each single-color image.
[0061]
FIG. 17 shows an example in which such uniform thinning processing is performed on each of the three monochrome images R, G, and B shown in FIG. The pixel value deleted by the double line is for the thinned pixel. The thinning process shown in FIG. 17 is performed based on the pixel area matrix shown in FIG. That is, the pixel area matrix shown in FIG. 14A is arranged two by two in the vertical and horizontal directions to form an array of 6 rows and 6 columns, and is associated with the pixel array of each monochrome image shown in FIG. When the color of the single-color image is described, the pixel is left, and when the color of the single-color image is not described, the pixel is deleted. As a result, the remaining pixels in FIG. 17 that are not deleted are uniformly distributed on each monochromatic image, and are exclusive among the three monochromatic images R, G, and B. In other words, only one pixel remains in a specific position of the 6 × 6 array without being erased in the three monochrome images R, G, and B. After all, if only the remaining pixels are collected without being deleted, a pixel array of 6 rows and 6 columns as shown in FIG. 18 is obtained. Therefore, a pixel region array of 6 rows and 6 columns as shown in FIG. 19 is prepared corresponding to this pixel array, and a pixel pattern corresponding to the pixel value of the corresponding pixel shown in FIG. Assign it. FIG. 19 shows an example of the result of the allocation of the pixel patterns in this manner. More specifically, when the pixel value R (1,1) of the first row and the first column in FIG. 18 is “64”, the pixel pattern R among the 768 pixel patterns shown in FIG.₆₄And select the pixel pattern R₆₄Is assigned to the pixel area on the first row and first column in FIG. FIG. 19 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”,..., As an example.
[0062]
If specific pixel patterns are assigned to all of the 36 pixel regions shown in FIG. 19 in this way, a pattern obtained by combining these individual pixel patterns becomes a diffraction grating pattern to be recorded on a medium. The allocation pattern of the pixel patterns for each color component shown in FIG. 19 conforms to the pixel area matrix shown in FIG. 14A, and the distribution of the pixel patterns for each color component is uniform. If such a diffraction grating pattern is formed on a medium and observed from a predetermined observation direction, the original color image is observed.
[0063]
§5. Basic concept of a method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention
As described above, several examples of the diffraction grating recording medium to which the present invention is applied have been described. However, in order to produce these diffraction grating recording media, a basic process as shown in FIG. 20 is required. You can see that there is. That is, several pixel pattern groups are prepared in advance. Here, as described in §2, the pixel patterns P1, P2, P3,... Have different optical characteristics by changing the pitch p and angle θ of the grid lines or the area of the grid occupied region V. To be different. On the other hand, several images Q1, Q2, and Q3 to be recorded on the medium are prepared, and an allocation plane U in which predetermined pixel regions are arranged corresponding to the pixel arrangement of these images is prepared. Here, the pixel area on the allocation plane U is an area for allocating the prepared pixel pattern.
[0064]
In the example shown in FIG. 20, all three images Q1 to Q3 have a pixel array of I rows and J columns, and the layout plane U also has a pixel area array of I rows and J columns. The sizes do not necessarily have to match, as long as some positional correspondence can be defined for each sequence. For example, even if the image Q1 has I rows and J columns and the image Q2 has (2 × I) rows and (2 × J) columns, the pixel at the position (i, j) in the image Q1 If the image and the pixel at the position (2i, 2j) in the image Q2 are associated with each other, it is possible to record the image Q1 and the image Q2 in a superimposed manner. Similarly, when the image Q2 has (2 × I) rows and (2 × J) columns and the layout plane U is defined to have a pixel area array of I rows and J columns, By associating the pixel area at the position (i, j) with the pixel at the position (2i, 2j) in the image Q2, the image Q2 can be recorded on the layout plane U. Become. However, in the following embodiment, a case will be described in which the same size array is used for each image and the layout plane U for convenience.
[0065]
In order to obtain a diffraction grating pattern to be recorded on the medium on the layout plane U, one pixel pattern is specified from a group of pixel patterns for each pixel area on the layout plane U, and the specified pixel pattern is determined. May be assigned to the pixel area. The following process is executed to specify a pixel pattern to be allocated to the allocation area at the position (i, j) on the allocation plane U. First, any one of the images Q1 to Q3 is selected. For example, suppose that the image Q2 is selected as shown in the example of FIG. Next, the pixel value of the pixel at the position (i, j) in the image Q2 is recognized. Then, one pixel pattern is specified from the pixel pattern group based on the pixel value.
[0066]
Any of the examples of the diffraction grating recording medium described so far can be made by such a process. However, when only a single monochrome image Q as described in §1 is recorded, only one image Q is prepared and only one type of pixel pattern P is used. The process of selecting one image and the process of selecting one pixel pattern from a pixel pattern group are omitted (although the pixel pattern P is assigned when the pixel value is “1”, In the case of "0", if it is considered that a so-called plain pixel pattern in which no diffraction grating is formed is assigned, one of two types of pixel patterns to be used is selected based on the pixel value. Become).
[0067]
Here, as the number of images and the number of pixel patterns to be used increase, the process of selecting an image and the process of selecting a pixel pattern become complicated. The present invention has been made to make such a selection process as efficient as possible and to easily produce a diffraction grating recording medium that meets various needs.
[0068]
Now, the basic concept of the method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention will be described with reference to FIG. 21, the pixel pattern groups P1, P2, P3,..., The images Q1, Q2, Q3, and the layout plane U are the same as those shown in FIG. In the present invention, the masks M1, M2, and M3, the look-up tables LUT1, LUT2, and LUT3, and the allocation condition table TBL are further defined.
[0069]
Here, each of the masks M1, M2, and M3 is for selecting a predetermined part or all of a plurality of pixel regions arranged on the layout plane U. This is easy to understand if you consider the following model. Now, it is assumed that an allocation plane U in which pixel regions are arranged in I rows and J columns is defined as shown in FIG. Then, a plate having the same area as the layout plane U is prepared, and an opening window is formed in a portion of this plate. However, it is assumed that the size and the formation position of the opening window match the pixel area arranged on the layout plane U. When such a plate is overlaid on the layout plane U, some pixel regions on the layout plane U are covered and hidden by the plate, but the pixel region in the portion of the opening window is visible from the window. become. The masks M1, M2, M3 work just like this plate. Here, a pixel region that can be seen through the opening window is referred to as a “selected pixel region” by this mask, and a pixel region hidden by the plate is referred to as a “pixel not selected by the mask”. It will be called "area".
[0070]
If a plurality of types of masks having different positions of the opening windows are prepared, the selected pixel region changes depending on which mask is applied to the layout plane U. Actually, this mask is a tool used for performing the “thinning-out processing” performed when the diffraction grating recording medium described above is manufactured. How to form an opening window in each of the plurality of masks to perform a correct “thinning-out process” will be described later in detail.
[0071]
Look-up tables LUT1, LUT2, and LUT3 shown in FIG. 21 are tables for associating one pixel pattern in a pixel pattern group with each pixel value of a pixel constituting each image Q1, Q2, Q3. It is. Actually, a predetermined pixel pattern code (for example, a serial number) is assigned to each pixel pattern in the pixel pattern group, and each lookup table converts a pixel value into this pixel pattern code. Function. That is, when one pixel value is given, one pixel pattern code is given by using this lookup table, and one pixel pattern is specified. For example, when the pixel value is given by 8 bits (0 to 255), each of the lookup tables LUT1, LUT2, and LUT3 converts 256 pixel values of 0 to 255 into a specific pixel pattern code. Function as a table for
[0072]
In FIG. 21, the look-up table LUTx, the image Qx, and the mask Mx (where x = 1, 2, or 3) are arranged in the vertical direction, but they are not necessarily combined as one group. Not always. For example, the mask M1, the image Q2, and the look-up table LUT3 may be applied in combination. Further, in the example of FIG. 21, three types of lookup tables, images, and masks are prepared for each, but the number of preparations may be different.
[0073]
The assignment condition table TBL shown at the lower left of FIG. 21 is a table that performs an important function for executing a process of assigning a predetermined pixel pattern to each pixel area of the assignment plane U. In this table, a plurality of types of allocation conditions, which are combinations of a predetermined image, a predetermined mask, and a predetermined look-up table, are defined with mutual priorities. For example, in the example shown in this figure, a combination of “mask M1 + image Q3 + look-up table LUT1” is shown as the first-order allocation condition, and “mask M2 + image-like” is used as the second-order allocation condition. A combination “Q2 + Lookup table LUT2” is shown, and a combination “Mask M3 + Image Q1 + Lookup table LUT2” is shown as a third-order allocation condition. The meaning of the allocation condition table TBL will be briefly described as follows.
[0074]
First, consider a combination of “mask M1 + image Q3 + look-up table LUT1”, which is a first-order allocation condition. First, the mask M1 indicated in the allocation condition is applied to the allocation plane U, and a pixel area at a predetermined position is selected. Then, for each selected pixel area, one pixel pattern is specified and assigned as follows. That is, in the image Q3 shown in the allocation condition, the pixel value of the pixel at the corresponding position is recognized, and the recognized pixel value is converted to the pixel value using the look-up table LUT1 shown in the allocation condition. Convert to pattern code. Then, a pixel pattern corresponding to the obtained pixel pattern code is allocated to the pixel area. In this manner, some pixel pattern is assigned to all the pixel regions selected by the mask M1.
[0075]
Next, a combination of “mask M2 + image Q2 + look-up table LUT2”, which is a second-order allocation condition, is considered. First, the mask M2 indicated in the layout condition is applied to the layout plane U, and a pixel area at a predetermined position is selected. Then, one pixel pattern is allocated to each of the selected pixel regions in the same manner as described above. That is, in the image Q2 shown in the allocation condition, the pixel value of the pixel at the corresponding position is recognized, and the recognized pixel value is converted to the pixel value using the look-up table LUT2 shown in the allocation condition. Convert to pattern code. Then, a pixel pattern corresponding to the obtained pixel pattern code is allocated to the pixel area. However, re-assignment is not performed for a pixel area that has already been assigned based on the first-order assignment condition. This is the significance of assigning a priority to each assignment condition. However, if the selection of the pixel region by each mask is exclusive, the same pixel region is selected only by any one of the masks, and it is not necessary to prioritize the allocation conditions. .
[0076]
The same applies to the case where the third-rank assignment condition is applied. This time, a predetermined pixel pattern is assigned to a necessary pixel region by applying the combination of the mask M3, the image Q1, and the look-up table LUT2.
[0077]
In this way, at the time when the allocation process applying the allocation condition of the final rank is completed, some pixel pattern is allocated to all the pixel areas on the allocation plane U, so that the final A diffraction grating pattern will be obtained.
[0078]
FIG. 22 shows an example of a preferred processing procedure when the assignment processing based on such an assignment condition table TBL is performed using a computer. First, in step S1, parameters i and j indicating positions on an array consisting of I rows and J columns are set to an initial value of 1, respectively. That is, the process is executed from the process of allocating the pixel pattern to the pixel region arranged in the first row and first column of the layout plane shown in FIG. Subsequently, in step S2, a parameter k indicating a priority (or a parameter indicating a processing order when no priority is defined) is set to 1 indicating a first order. Then, in step S3, it is determined whether or not the pixel area at the position (i, j) is selected when the mask indicated in the assignment condition of the rank k is used. If this pixel area is selected, the process proceeds to step S5 and thereafter, where processing for specifying and assigning one pixel pattern is performed. If not selected, k is incremented by 1 in step S4, and Will be applied. In order to avoid an infinite loop in steps S3 and S4, a mask is set so that a pixel region is always selected before the final rank assignment condition.
[0079]
Now, when the pixel area at the position (i, j) is selected by the mask indicated in the assignment condition of the rank k, in step S5, the position (i, j) of the image indicated in the assignment condition of the rank k is selected. The pixel value of j) is read. Further, in step S6, a process of converting the pixel value read in step S5 into a pixel pattern code is performed using a look-up table indicated in the assignment condition of rank k. Then, in step S7, it is determined whether a pixel pattern corresponding to the pixel pattern code after conversion is defined. As described above, the pixel pattern code is a code given to each pixel pattern prepared in the pixel pattern group. Basically, the pixel pattern code converted by the lookup table always includes one pixel pattern. It will correspond to the pattern. However, in the embodiments described in §10 or §11 described below, a mode using a special pixel pattern code “φ” having no corresponding pixel pattern is shown. This step S7 shows a process for implementing such a special mode. As a result of the conversion using the look-up table, a special pixel pattern code “φ” for which no pixel pattern is defined is obtained. If so, the process returns to step S4, and the process proceeds to the process in which the allocation condition of the next order is applied.
[0080]
Normally, the process proceeds from step S7 to step S8, where a specific pixel pattern is selected based on the obtained pixel pattern code, and this pixel pattern is allocated to the pixel area at the position (i, j) on the allocation plane U. Will be done. After all, until the pixel pattern is specified, the assignment condition of the lower rank is applied through step S4. Under the assignment condition of any rank, the specific pixel pattern is assigned to the pixel area. Will be.
[0081]
When the allocation processing for the pixel area at the position (i, j) is completed, the parameters i and j are updated through steps S9 and S10, and the same allocation processing is repeatedly executed. Then, when the layout processing is finally completed up to the pixel area on the I-th row and the J-th column, a desired diffraction grating pattern can be obtained on the layout plane U.
[0082]
§6. How to define a preferred mask
The basic concept of the method according to the present invention has been described above. However, in order to record a plurality of images in a superimposed manner on the same medium, it is necessary to use a specific mask. Here, a method of defining a preferable mask for each case will be described based on a specific example.
[0083]
For example, consider a specific example in which two monochrome images A and B described in §3 are superimposed and recorded on the same medium. In this case, the monochrome images A and B shown in FIGS. 9A and 9B are respectively subjected to predetermined thinning-out processing to obtain images AA and BB, and based on the images AA and BB, A diffraction grating recording medium as shown in FIG. 12 was produced. In order to execute such a thinning process, masks M21 and M22 as shown in FIG. 23 are suitable. In each case, the hatched area indicates a non-selection area, and the white area indicates a selection area (opening window provided with a plate). More specifically, a checkerboard-shaped mask such as the mask M21 shown in FIG. 23 is prepared. (Since the mask M21 has only an 8 × 8 pixel array, a 14 × 14 pixel A mask having an array is prepared). This is superimposed on the monochrome image A (also having a 14 × 14 pixel array) shown in FIG. 9A, and only the pixels selected by the mask are extracted. An image AA after thinning shown in FIG. 10A is obtained. Similarly, a checkerboard-like mask such as the mask M22 shown in FIG. 23 is prepared (again, since the mask M22 has only an 8 × 8 pixel array, a 14 × 14 pixel array is formed in a similar pattern. A mask with a mask is prepared). This is superimposed on a monochrome image B (also having a 14 × 14 pixel array) shown in FIG. 9B, and only the pixels selected by the mask are extracted. An image BB after thinning shown in (b) is obtained.
[0084]
After all, the thinning process from the image A to the image AA can be executed by using the mask M21, and the thinning process from the image B to the image BB can be executed by using the mask M22. Here, the masks M21 and M22 are masks for selecting mutually exclusive pixel regions. In order to define the masks M21 and M22, it is only necessary to define the positional relationship between the selected area and the non-selected area in the unit array of 2 rows and 2 columns surrounded by a thick line in FIG. Each of the masks is a periodic mask obtained by repeatedly arranging the unit arrangement vertically and horizontally.
[0085]
Next, consider a specific example in which the color image described in §4 is superimposed and recorded on the same medium. In this case, it is necessary to perform a predetermined thinning process as shown in FIG. 17 on the three monochrome images R, G and B shown in FIG. In order to execute such thinning processing, masks M31, M32, and M33 as shown in FIG. 24 are suitable. That is, if the mask M31 shown in FIG. 24 is overlaid on the single-color image R and only the pixels selected by the mask are extracted, the remaining pixels of the single-color image R in FIG. 17 without being deleted are obtained. Similarly, if the masks M32 and M33 shown in FIG. 24 are overlaid on the monochromatic images G and B, respectively, and only the pixels selected by the mask are extracted, the monochromatic images G and B in FIG. The remaining pixels are obtained.
[0086]
Therefore, in order to perform the thinning process as shown in FIG. 17 on the three monochromatic images shown in FIG. 16, three masks M31, M32, and M33 as shown in FIG. 24 may be used. become. Here, these masks M31, M32, M33 are also masks for selecting mutually exclusive pixel regions. In order to define these masks, it is only necessary to define the positional relationship between the selected area and the non-selected area in the unit array of 3 rows and 3 columns surrounded by the bold line in FIG. Each of the masks is a periodic mask obtained by repeatedly arranging the unit arrangement vertically and horizontally.
[0087]
Here, a convenient method for logically defining the mask as described above will be disclosed. For example, FIG. 25 shows a method of defining a mask represented by a unit array of 2 rows and 2 columns. First, a position number as shown in the figure is defined at each position of the unit array. This position number may be defined in any position order.ⁿ(N is an integer of 0, 1, 2,...). By using the position numbers defined in this way, an arbitrary position in the unit array of 2 rows and 2 columns can be indicated by one numerical value, and by using the sum of the numerical values, the mask pattern (selection Region / non-selected region). For example, the position of the opening window of the mask M21 is position number 1 and position number 8, so the pattern of the mask M21 can be defined by the sum 1 + 8 = 9 of these. Similarly, the position of the opening window of the mask M22 is position number 2 and position number 4, so the pattern of the mask M22 can be defined by the sum 2 + 4 = 6 of these. After all, if the size of the unit array and the sum of the position numbers indicating the positions of the opening windows (hereinafter, referred to as opening positions) can be specified, one mask can be specified. That is, as shown in FIG. 26, the mask M21 can be represented by the information of the unit array “2 × 2” and the opening position “9”, and the mask M22 can be expressed by the unit array “2 × 2”. It can be represented by the information of the opening position “6”.
[0088]
The same applies to a mask represented by a unit array of three rows and three columns. In this case, by defining the position numbers as shown in FIG. 27, the masks M31, M32, and M33 can be defined. That is, as shown in FIG. 28, the mask M31 can be represented by the information of the unit array “3 × 3” and the opening position “273”, and the mask M32 can be expressed by the unit array “3 × 3”. The opening position “98” can be represented by the information, and the mask M33 can be represented by the unit array “3 × 3” and the opening position “140”.
[0089]
Here, another mask M0 represented by a unit array of one row and one column as shown in FIG. 29 will also be described. This unit array is composed of only the opening windows, and the mask M0 in which a large number of such unit arrays are arrayed vertically and horizontally results in an opening window over the entire region, and substantially, as a mask, No function. In other words, even if such a mask M0 is overlaid on the layout plane U, all the pixel areas will be selected. However, such a “mask M0 that does not function as a mask” is also useful in the present invention. For example, if such a mask M0 is used in an assignment condition with a low priority, all the pixel areas can be selected, and assignment to all the remaining pixel areas that have not been assigned so far is performed. Processing can be performed. Further, the present invention can also be used when performing an embodiment such as §7 described below. As shown in FIG. 30, such a mask M0 composed of a unit array of one row and one column can be represented by information of a unit array “1 × 1” and an opening position “1”.
[0090]
§7. Application to diffraction grating recording media (1)
Here, an embodiment to which the present invention is applied to create the diffraction grating recording medium described in §1 will be described. However, since the diffraction grating recording medium described in §1 records a single monochrome image Q as shown in FIG. 1A with a single pixel pattern P as shown in FIG. Can be assigned by a simple operation without applying the method according to the present invention. Here, in order to show that the method according to the present invention is effective for such a simple example, the following description will be given.
[0091]
Now, as shown in FIG. 31, two types of pixel patterns P and PP are prepared as a pixel pattern group. Here, the pixel pattern P is the diffraction grating pattern shown in FIG. 2, but the pixel pattern PP is a pattern that can be called a “dummy” in which no diffraction grating is formed. On the other hand, as the look-up table LUT0, a table that provides a pixel pattern code “PP” for a pixel value “0” and a pixel pattern code “P” for a pixel value “1” is prepared. . As described above, a “mask M0 that does not function as a mask”, which can be expressed by the information of the unit array “1 × 1” and the opening position “1”, is prepared as described above. The prepared image is, of course, the monochrome image Q shown in FIG. As the allocation condition table TBL, only the allocation condition indicating the combination of the mask M0 having the unit array “1 × 1” and the opening position “1”, the image Q, and the look-up table LUT0 in the first order. Define it.
[0092]
If the allocation process shown in the flowchart shown in FIG. 22 is performed based on such a condition setting, a pattern of the diffraction grating recording medium as shown in FIG. 3 is obtained on the allocation plane U. Since the mask M0 is a mask for selecting all, all the assignments are completed under the first-order assignment condition. A pixel pattern to be allocated to a predetermined position (i, j) on the allocation plane U is determined as follows. That is, referring to the pixel value of the pixel at the position (i, j) of the image Q, if the pixel value is “0”, the pixel pattern PP is allocated, and if the pixel value is “1”, the pixel pattern P is allocated. become.
[0093]
§8. Application to diffraction grating recording medium (Part 2)
Next, an example in which the present invention is applied to create the diffraction grating recording medium described in §3 will be described. In other words, a monochrome image A as shown in FIG. 9A and a monochrome image B as shown in FIG. 9B are superimposed and recorded on the same medium, so that a diffraction grating as shown in FIG. A recording medium is obtained.
[0094]
First, as shown in FIG. 32, three types of pixel patterns Pa, Pb, and PP are prepared as a pixel pattern group. Here, the pixel patterns Pa and Pb are pixel patterns having different grid line arrangement angles from each other, as shown in FIG. The pixel pattern Pa is used to represent the monochrome image A, and the pixel pattern Pb is used to represent the monochrome image B. The pixel pattern PP is a pattern that can be called a “dummy” in which no diffraction grating is formed, as in the example of §7.
[0095]
On the other hand, two types of lookup tables, a lookup table LUT1 for applying to the image A and a lookup table LUT2 for applying to the image B, are prepared. In the look-up table LUT1, a pixel pattern code "PP" is given to a pixel value "0", and a pixel pattern code "Pa" is given to a pixel value "1". On the other hand, in the lookup table LUT2, the pixel pattern code “PP” is similarly given to the pixel value “0”, but the pixel pattern code “PP” is given to the pixel value “1”. Pb ".
[0096]
Subsequently, as shown in FIG. 23, as a mask, a mask M21 (unit array “2 × 2”, opening position “9”) to be applied to the image A and a mask M22 to be applied to the image B (Unit array “2 × 2”, opening position “6”).
[0097]
As the allocation condition table TBL, an allocation condition indicating a combination of the mask M21 having the unit array “2 × 2” and the opening position “9”, the image A, and the lookup table LUT1 is set in the first order. Then, in the second order, an allocation condition indicating a combination of the mask M22 having the unit array “2 × 2” and the opening position “6”, the image B, and the look-up table LUT2 is set. In the case of this embodiment, however, the same result can be obtained even if the priorities of the allocation conditions are exchanged, so that there is no need to define the priorities, and the priorities simply indicate the processing priorities.
[0098]
If the allocation process shown in the flowchart of FIG. 22 is performed based on such a condition setting, a pattern of the diffraction grating recording medium as shown in FIG. 12 is obtained on the allocation plane U. In the first-order assignment condition, the assignment (pixel pattern Pa or PP) of the image A is performed for the pixel area selected by the mask M21, and in the second-order assignment condition, the pixel area is selected by the mask M22. The assignment (pixel pattern Pb or PP) for the image B is performed for the pixel area.
[0099]
§9. Application to diffraction grating recording medium (3)
Next, an example in which the present invention is applied to create the diffraction grating recording medium described in §4 will be described. That is, by superimposing and recording three single-color images R, G, and B as shown in FIG. 16 on the same medium, an allocation result as shown in FIG. 19 is obtained.
[0100]
First, as shown in FIG.₀~ R₂₅₅, G₀~ G₂₅₅, B₀~ B₂₅₅768 pixel patterns are prepared. These pixel patterns are shown in FIG. 13 and define 256 levels of gradation expression for each color component.
[0101]
On the other hand, as the look-up tables, a look-up table LUT1 for applying to the monochrome image R, a look-up table LUT2 for applying to the monochrome image G, a lookup table LUT3 for applying to the monochrome image B, 3 types are prepared. In the lookup table LUT1, the pixel pattern code “R” is used for all 256 pixel values “0 to 255”.₀~ R₂₅₅Is defined, and in the lookup table LUT2, the pixel pattern code “G” is set for all 256 pixel values “0 to 255”.₀~ G₂₅₅Is defined, and in the lookup table LUT3, the pixel pattern code “B” is set for all 256 pixel values “0 to 255”.₀~ B₂₅₅Therefore, for example, even if the same pixel value is “128”, when the lookup table LUT1 is applied, the pixel pattern R₁₂₈Is specified and the lookup table LUT2 is applied, the pixel pattern G₁₂₈Will be specified.
[0102]
Further, as shown in FIG. 24, the mask M31 (unit array “3 × 3”, opening position “273”) for applying to the single-color image R and the mask for applying to the single-color image G, as shown in FIG. An M32 (unit array “3 × 3”, opening position “98”) and a mask M33 (unit array “3 × 3”, opening position “140”) to be applied to the monochrome image B are prepared.
[0103]
As the allocation condition table TBL, in the first order, an allocation condition indicating a combination of the mask M31 having the unit array “3 × 3” and the opening position “273”, the monochrome image R, and the lookup table LUT1 is set. In the second order, an allocation condition indicating a combination of the mask M32 having the unit array “3 × 3” and the opening position “98”, the monochrome image G, and the look-up table LUT2 is set. , An allocation condition indicating a combination of the mask M33 having the unit array “3 × 3” and the opening position “140”, the image B, and the look-up table LUT3 is set. In the case of this embodiment, however, the same result can be obtained even if the priorities of the allocation conditions are exchanged. Therefore, it is not necessary to define the priorities, and the priorities merely indicate the processing priorities.
[0104]
If the allocation process shown in the flowchart of FIG. 22 is performed based on such a condition setting, an allocation result as shown in FIG. 19 is obtained on the allocation plane U. In the first-order assignment condition, the assignment (pixel pattern R) of the monochrome image R is performed for the pixel area selected by the mask M31.₀~ R₂₅₅) Is performed, and in the second-order allocation condition, the pixel area selected by the mask M32 is allocated to the monochrome image G (pixel pattern G).₀~ G₂₅₅) Is performed, and in the third-order allocation condition, the pixel region selected by the mask M33 is allocated to the monochrome image B (pixel pattern B).₀~ B₂₅₅) Is performed.
[0105]
In the above example, different pixel patterns are prepared for each of the 256 gradations for each color component. However, by changing the configuration of the look-up table, the pixel values are thinned out to obtain the necessary pixel patterns. It is also possible to reduce the number of. For example, consider a case where a lookup table LUT1 shown in FIG. 34 is used instead of the lookup table LUT1 shown in FIG. In the lookup table LUT1 of FIG. 33, the pixel pattern R₀~ R₂₅₅In the lookup table LUT1 shown in FIG. 34, the same pixel pattern code is associated with four adjacent pixel values.₀, R₄, R₈, R₁₂, ..., R₂₅₂And a total of 64 savings. Although the gradation expression is somewhat coarse, the capacity of the storage means for storing the pixel pattern group can be saved.
[0106]
Further, it is not necessary to store each pixel pattern in a state where it is developed into a graphic pattern. For example, a table as shown in FIG. 35 is prepared, and each pixel pattern is defined by a pixel pattern code, an area ratio of a grid occupied area to a pixel area, a grid line arrangement pitch p, a grid line arrangement angle θ, Is prepared as a numerical value, and after each pixel pattern is allocated on the layout plane U and then developed into a graphic pattern, the storage capacity can be saved and the calculation load can be reduced.
[0107]
§10. Application example using priority
Next, let's look at some unusual application examples. For example, consider a case where four images A to D are superimposed and recorded on the same medium as shown in FIG. At this time, it is assumed that allocation is performed on the allocation plane U as shown in the unit array below the figure. That is, the image A is assigned to the upper left position indicated by the position number 1, and the image B is assigned to the upper right position indicated by the position number 2 and the lower left position indicated by the position number 4. Then, a slightly special assignment is performed at the lower right position indicated by the position number 8. First, in principle, the image A is allocated. When the pixel value of the image A is “255”, the image C is allocated instead of the image A, and the pixel value of the image C is also set to “255”. ", The image D is assigned instead of the image C.
[0108]
To explain in this way, the allocation mode at the lower right position indicated by the position number 8 may give the impression of a very special mode, but in practice, such an allocation mode is often used. You. Normally, the images A to D represent a certain pattern, and are distinguished into a pattern portion and a background portion. The above-mentioned layout mode is nothing more than indicating that "when the picture portions of the images A, C, and D overlap, the images A, C, and D are displayed with priority in order." For example, for each image, if it is determined that the pixel value of "255" is used for all pixels in the background and the pixel values "0" to "254" are used for the picture portion, the pixel value is "255". Is a special pixel value indicating the “background portion”. That is, when a plurality of images are superimposed, the pixel value “255” may be considered as a value indicating a transparent color. In this example, the images A, C, and D overlap in order from the top. The image A is displayed for the picture portion of the image A, but the background portion is transparent (the pixel value is “255”). )), The image C thereunder can be seen through. Further, since the background portion of the image C is transparent (the pixel value is “255”), the image D thereunder can be seen through.
[0109]
The allocation mode at the lower right position indicated by the position number 8 is the allocation mode when the above-described model is assumed. Here, for each of the images A to D, if the opening position in this unit array (the sum of the position numbers of the positions where the image is likely to be allocated) is defined, the image A: 9 and the image B: 6, Image C: 8 and image D: 8.
[0110]
In order to create a diffraction grating recording medium in such an allocation mode, an allocation condition table TBL and look-up tables LUT1 to LUT4 as shown in FIG. 37 may be prepared.
[0111]
The mask shown in the first order as the unit array “2 × 2” and the opening position “9” is a mask for performing the allocation process on the image A, and the image A and the look-up table LUT1 are allocated under the allocation conditions. Is set as Therefore, the pixel information of the image A is allocated to the pixel areas corresponding to the position numbers 1 and 8 by referring to the lookup table LUT1. However, as shown in the lowermost column of the lookup table LUT1, a special pixel pattern code “φ” is defined for the pixel value “255”, and there is no corresponding pixel pattern. Therefore, in the pixel position (background portion) of the image A whose pixel value is “255”, the allocation processing in the first order is not executed. This is the process of returning from step S7 to step S4 in the flowchart of FIG.
[0112]
The mask shown in the second order as the unit array “2 × 2” and the opening position “6” is a mask for performing the allocation process on the image B, and the image B and the look-up table LUT2 are This is set as an assignment condition. Therefore, the pixel information of the image B is allocated to the pixel areas corresponding to the position numbers 2 and 4 by referring to the lookup table LUT2.
[0113]
The mask indicated as the unit array “2 × 2” and the opening position “8” in the subsequent third order is a mask for performing the allocation process for the image C, and the image C and the lookup table LUT3 are allocated. It is set as a condition. Therefore, in the pixel area corresponding to the position number 8, the pixel information of the image C is allocated to the area that has not been subjected to the allocation processing in the upper rank and remains by referring to the lookup table LUT <b> 3. Will be. However, as shown in the lowermost column of the lookup table LUT3, a special pixel pattern code “φ” is defined for the pixel value “255”, and no corresponding pixel pattern exists. Therefore, in the pixel position (background portion) of the image C whose pixel value is “255”, the allocation processing in the third order is not executed. In this way, pixel information of the image D is allocated to the pixel region remaining until the end by processing based on the allocation condition of the fourth rank.
[0114]
§11. Another application example using priority
Next, another application example will be described. For example, consider the case where six images A to F are superimposed and recorded on the same medium as shown in FIG. Here, it is assumed that a picture is drawn only in a hatched area in each image, and a special pixel value “255” is given as a background area in other areas (of course, hatching is performed). The background area having the pixel value “255” may be included in the applied area.) Then, on the layout plane U, layout is performed as shown in the lower part of the figure. That is, only the images A, B, and C are assigned to the area X, only the images D and E are assigned to the area Y, and only the image F is assigned to the area Z.
[0115]
In order to create a diffraction grating recording medium in such an allocation mode, an allocation condition table TBL and look-up tables LUT1 to LUT6 as shown in FIG. 39 may be prepared.
[0116]
Each of the masks of the unit array “3 × 3” is designated in the first to third ranks for the mask for performing the allocation process for the images A to C, and is looked up with the images A to C. Tables LUT1 to LUT3 are set as allocation conditions. As a result, the images A, B, and C are superimposed and assigned to the area X. In the processing of the first to third ranks, since the pixel values “255” are defined in the images A to C for the areas other than the area X, the pixel pattern code “φ” is obtained. Only the allocation for the area in the area X is performed.
[0117]
In the subsequent fourth and fifth ranks, each mask of the unit array “2 × 2” is designated for performing a layout process on the images D and E. Up tables LUT4 and LUT5 are set as allocation conditions. As a result, the images D and E are assigned to the area Y in a superimposed manner. In the processing of the fourth and fifth ranks, the pixel value “255” is defined in the images D and E for the areas other than the area Y, so that the pixel pattern code “φ” is obtained. Only the allocation for the area in the area Y is performed.
[0118]
The mask of the unit array “1 × 1” specified in the last sixth order is a mask for selecting all. As a result, the image F is assigned to the area Z in which the assignment is not performed in the upper order.
[0119]
§12. Method using multiple diffraction gratings as pixel patterns
In §3 described above, a method of superimposing and recording a plurality of images on the same medium by introducing the concept of sub-pixels has been described. That is, when a predetermined monochrome image is represented by the pixel array of 7 rows and 7 columns shown in FIGS. 9A and 9B, each pixel is divided into sub-pixels of 2 rows and 2 columns, and the upper left and right sub pixels are divided. If the monochrome image A is represented by the lower sub-pixel and the monochrome image B is represented by the lower left and upper right sub-pixels, the two images will not overlap in the sub-pixel unit even if both images overlap in pixel units. FIGS. 10A and 10B show the pixel pattern arrangement for such sub-pixels. Here, each rectangle surrounded by a solid line is a pixel, and a small rectangle obtained by dividing the pixel into four as indicated by a broken line is a sub-pixel. FIG. 10A shows that, in order to represent the image A, a pixel having a pixel value of “1” in the image A (a pixel shown in black in FIG. FIG. 11B shows a state in which a pixel pattern Pa (see FIG. 11) having a grid line arrangement angle of 45 ° is allocated to the lower right sub-pixel, and FIG. For the pixel “1” (the pixel shown in black in FIG. 9B), the lower left and upper right sub-pixels in the pixel have a pixel pattern Pb with a grid line arrangement angle of 90 ° (see FIG. 11). Indicates a state in which is assigned. The sub-pixel to which the pixel pattern is allocated in FIG. 10A and the sub-pixel to which the pixel pattern is allocated in FIG. 10B never come to the same position. 12 can be obtained.
[0120]
In the diffraction grating recording medium shown in FIG. 12, the image A and the image B are represented in an overlapping manner. Moreover, since the sub-pixels representing the image A and the sub-pixels representing the image B have different angles at which the grid lines are formed, the image A can be recognized when viewed from a certain direction (see FIG. 9A). The image B can be recognized when observing from another direction (a pattern as shown in FIG. 9B can be recognized). By using such a method, it is possible to express a plurality of images having overlapping pixels on the same plane.
[0121]
However, such a method using sub-pixels has a problem that luminance and image quality are reduced. For example, comparing the image A represented by normal pixels as shown in FIG. 3 and the image A represented by sub-pixels as shown in FIG. 10A, diffracted light is obtained in the latter. It can be seen that the required area is half of the former area, and the luminance is reduced to half as a whole. Further, comparing the sizes of the individual pixels, the size of the latter pixel is 1/4 that of the former pixel, and the aperture surface of the diffraction grating is small, so that the luminance is further reduced. To duplicately record a plurality of images without reducing the size of each pixel, the method of thinning out the pixels used in the color image forming method shown in FIG. 17 can be used. In this case, deterioration of image quality is inevitable. As a method for solving such a problem, a method using a multiple diffraction grating is disclosed in the specification of a patent application (reference number A06082) filed on December 5, 1994 by the same applicant as the present application. Hereinafter, this method will be described.
[0122]
Here, this method will be described by taking as an example a case where two monochrome images A and B as shown in FIGS. 40 (a) and (b) are recorded. In this method, as shown in FIG. 41, three types of pixel patterns are prepared. The pixel patterns Pa and Pb are exactly the same as the pixel patterns Pa and Pb (see FIG. 11) used in the method described in §3. The pixel pattern Pa (grid line arrangement angle 45 °) is a pattern for expressing the image A, and the pixel pattern Pb (grid line arrangement angle 90 °) is a pattern for expressing the image B. Here, a multiple pixel pattern Pab is further prepared. The multiple pixel pattern Pab is a pattern in which the pixel patterns Pa and Pb are superimposed, and a grid line having an arrangement angle of 45 ° existing in the pixel pattern Pa and a grid line having an arrangement angle of 90 ° existing in the pixel pattern Pb. Is a pattern in which both are arranged. A diffraction grating having two types of grating lines having different directions will be referred to as a multiple diffraction grating.
[0123]
Under a normal illumination environment, the diffraction grating recording medium on which the pixel pattern Pa is formed looks bright when observed from the observation direction D1 shown in the lower part of FIG. 41, and the diffraction grating recording medium on which the pixel pattern Pb is formed is: It looks bright when viewed from the viewing direction D2 shown in the lower part of FIG. However, the multiple pixel pattern Pab has both of these properties, and looks bright even when viewed from any of the viewing directions D1 and D2. Therefore, the pixel pattern Pa is assigned to the pixels constituting only the image A, the pixel pattern Pb is assigned to the pixels constituting only the image B, and the multi-pixel pattern Pab is assigned to the pixels constituting both the image A and the image B. , It is possible to express both images without using sub-pixels.
[0124]
Specifically, in order to represent both the monochrome images A and B as shown in FIGS. 40A and 40B, three types of images shown in FIG. Pixel patterns Pa, Pb, and Pab may be allocated. FIG. 43 shows a diffraction grating recording medium obtained by performing such allocation. In this diffraction grating recording medium, a grid line having an angle of 45 ° is always disposed at a pixel position shown in black in the image A shown in FIG. 40A, and when viewed from the viewing direction D1 shown in FIG. , Image A will be observed. On the other hand, grid lines having an angle of 90 ° are always arranged at the pixel positions shown in black in the pattern B shown in FIG. 40 (b), and the image B is observed when viewed from the viewing direction D2 shown in FIG. Will be done.
[0125]
According to the method using such a multiple diffraction grating as a pixel, the problem of lowering of luminance and image quality as in the method using a sub-pixel is solved. For example, comparing the image A represented by normal pixels as shown in FIG. 3 and the motif A represented by pixels including a multiple pixel pattern as shown in FIG. The areas obtained are the same for both, and the shapes of the pixels are both perfect rectangles. Therefore, theoretically, the luminance and the image quality are exactly the same, and the problem such as the method using the sub-pixel does not occur. However, actually, the brightness of the latter is slightly lower than that of the former. This is because when forming the multiple pixel pattern Pab shown in FIG. 41 on an actual recording medium, it is necessary to form a physical concavo-convex structure. This is because it is physically difficult to form Although the physical structure of this multiple diffraction grating will be described in detail later, in an actual multiple diffraction grating, the luminance obtained when the multiple pixel pattern P12 is observed from the observation direction D1 is such that the pixel pattern P1 has the same observation direction. The luminance obtained when the pixel pattern Pab is observed from the observation direction D2 is slightly lower than the luminance obtained when the pixel pattern P2b is observed from the observation direction D2. Slightly lower than However, compared to the method using sub-pixels, the method using the multiplex pattern can obtain sufficient luminance.
[0126]
§13. Conditions for multiple diffraction gratings
The basic concept of the present invention is that a plurality of images are multiplex-recorded using a multiplex diffraction grating in which two types of grid lines having different directions are recorded in the same closed region. However, in order for such a multiple diffraction grating to cause a practical diffraction phenomenon, specific conditions need to be set. The inventor of the present application multiplex-records a diffraction grating having a grid line arrangement angle of 0 ° as shown in FIG. 44 (a) and a diffraction grating having a grid line arrangement angle of 90 ° as shown in FIG. 44 (b). When a grating as shown in FIG. 45 was experimentally manufactured, no diffraction light could be observed at all from any observation direction. Both the diffraction grating shown in FIG. 44 (a) and the diffraction grating shown in FIG. 44 (b) are standard diffraction gratings that have been very commonly used in the past. That is, each of the diffraction gratings is a diffraction grating in which the width dL of the line L is equal to the width dS of the space S and dL: dS = 1: 1.
[0127]
As described above, no diffraction phenomenon was observed in a grating obtained by superposing two types of diffraction gratings having a very standard condition of “dL: dS = 1: 1”. , The diffraction phenomenon occurs by changing the ratio of “dL: dS” from 1: 1. For example, a diffraction phenomenon occurs in a grating obtained by superimposing two types of diffraction gratings having a condition of “dL: dS = 1: 2”. That is, a diffraction grating having a grid line arrangement angle of 0 ° as shown in FIG. 46A and a diffraction grating having a grid line arrangement angle of 90 ° as shown in FIG. As a result of trial production of the grating shown in FIG. 46, diffraction light in the vertical direction (the direction in which the diffraction light of the diffraction grating shown in FIG. 46A can be observed) and the horizontal direction (the diffraction light of the diffraction grating shown in FIG. Diffracted light was observed when viewed from any of the following directions. However, the brightness of the diffracted light observed for the multiple diffraction grating is slightly darker than the diffracted light observed for the original diffraction grating (the diffraction grating shown in FIGS. 46A and 46B).
[0128]
In order to find a critical condition for the ratio “dL: dS” for forming a multiple diffraction grating, experiments were conducted with various changes in this ratio, and the condition “dL: dS = 1: 2” was found. It was confirmed that the condition was a critical condition for obtaining diffracted light within a range recognized by a person. That is, between the line width dL and the space width dS,
dS ≧ 2 · dL (basic conditions)
By superimposing two types of diffraction gratings having grating lines such that the following relationship is obtained, a multiple diffraction grating can be obtained. Of course, since it is a light diffraction phenomenon, it goes without saying that the pitch p (p = dL + dS) of the lattice lines needs to have a length close to the wavelength of light. Theoretical analysis of why the condition “dL: dS = 1: 2” becomes a critical condition for forming a multiple diffraction grating has not been made at this stage, but this ratio is not less than 1: 2. The inventors of the present application believe that a multiple diffraction grating can be formed as long as the pitch p is a pitch that causes diffraction. As an extreme example, even if “dL: dS = 1: infinity”, it can be expected that a multiple diffraction grating can be formed as long as the pitch p is a pitch that causes diffraction. However, in order to realize the ratio of "1: infinity", it is necessary to set the line width dL to 0, and it is practically impossible to form such a multiple diffraction grating. However, it is sufficient that the line L formed on the actual medium functions as a light shield, and even if the line L has a function of blocking light even if the line width dL approaches zero as much as possible, It is possible to form a multiple diffraction grating according to the invention.
[0129]
The two types of diffraction gratings (diffraction gratings shown in FIGS. 46A and 46B) based on the multiple diffraction grating shown in FIG. 47 have the same line width dL and the same space width dS. Although the diffraction gratings are the same, it is not always necessary to use two types of diffraction gratings that are the same. As long as the relationship of dS ≧ 2 · dL (basic condition) is obtained in each diffraction grating, even if two types of diffraction gratings having different line widths dL and space widths dS are superimposed, a multiple diffraction grating can be obtained. It is possible to get
[0130]
By the way, the multiple diffraction grating shown in FIG. 47 is shown as a black and white pattern, but the multiple diffraction grating actually formed on the medium is a structure having a fine uneven structure. For example, in the black-and-white pattern shown in FIG. 47, multiplexing in which a black portion (that is, a portion of the line L) is a convex portion and a white portion (a portion of a rectangular space SS surrounded on four sides by the line L) is a concave portion. FIG. 48 shows a sectional side view of the diffraction grating recording medium 1. Here, the portion of the space SS forms the depression 2, light enters the depression 2 and a diffraction phenomenon occurs, and the portion of the line L functions as a shielding wall 3 for the incident light ( As described above, as long as it has the function as the shielding wall 3, the thickness may theoretically be zero. However, contrary to the concavo-convex structure shown in FIG. 48, even when a diffraction grating recording medium having black portions as concave portions and white portions as convex portions in the monochrome pattern shown in FIG. Function as However, in practice, as shown in FIG.
The black part (line part) is convex,
Make the white part (space part) concave (Practical condition 1)
Is preferred. This is because the width dS of the white portion is twice or more longer than the width dL of the black portion due to the basic condition of dS ≧ 2 · dL. This is because light can be taken into the depression 2 and more diffracted light can be obtained.
[0131]
In the structure shown in FIG. 48, in order to cause a diffraction phenomenon with respect to light having a predetermined wavelength λ, it is necessary to make the width of the depression 2, that is, the space width dS larger than the wavelength λ. This is because light having a wavelength larger than the space width dS cannot enter the depression 2 and is not diffracted. However, the diffracted light in the ultraviolet or infrared region is useless as a diffraction grating recording medium for human observation. Therefore, as conditions for a practical diffraction grating recording medium,
About visible wavelength λ dS> λ (Practical condition 2)
Is required.
[0132]
When a diffraction grating recording medium is used as a forgery prevention seal, a specific observation angle is generally determined. Normally, as shown in FIG. 48, observation is generally made within a range of ± 45 ° with respect to a normal line formed on the surface of the medium 1. For example, if it is used as a counterfeit prevention seal for a credit card, it is common to define an angle inclined about 30 ° in front of a normal line on the surface of the credit card as a temporary observation angle. is there. This observation angle is the most natural observation angle when a credit card is picked up.
[0133]
Thus, if a specific observation angle can be determined, more preferable condition setting as a diffraction grating recording medium can be performed. For example, the condition for light to be incident on the upper surface of the multiple diffraction grating recording medium 1 from vertically above and diffracting the light in the direction of the predetermined observation angle θ is Bragg's equation.
p · sin θ = nλ
Given by Here, p is the pitch of the diffraction grating, and p = (dS + dL). Θ is the observation angle (the angle between the normal and the normal to the medium surface) as described above, λ is the wavelength of the observed light, and n is the order of the obtained diffracted light (n = 1, 2, 2). 3, ...). In practice, it is preferable to use the brightest first-order diffracted light, and n = 1. Therefore, from the above black equation, as a conditional expression for a practical multiple diffraction grating recording medium,
(DS + dL) · sin θ = λ (Practical condition 3)
The following expression is obtained.
[0134]
After all, the basic conditions for obtaining a multiple diffraction grating recording medium and the practical conditions necessary for putting it into practical use are summarized as follows.
<Basic conditions> dS ≧ 2 · dL
<Practical condition 1> The line portion is a convex portion, and the space portion is a concave portion.
<Practical condition 2> Regarding visible wavelength λ dS> λ
<Practical condition 3> (dS + dL) · sin θ = λ
As specific examples of the present invention,
dL = 0.4 μm, dS = 0.8 μm (pitch p = 1.2 μm)
θ = 30 ° (sin θ = 1/2)
λ = 0.6μm (visible wavelength)
Has been set. In this setting, dS = 2 · dL, which satisfies the basic condition, and dS> λ, which satisfies practical condition 2. Furthermore, (dS + dL) · sin θ = (0.4 μm + 0.8 μm) · 1/2 = 0.6 μm = λ, which also satisfies practical condition 3. Therefore, according to the above settings, it is possible to create a practical multiple diffraction grating recording medium satisfying all the above conditions.
[0135]
§14. Application example using multiple diffraction gratings
If the above-described multiple diffraction grating is used, two different types of pixel patterns can be allocated to the same pixel area on the allocation plane U. However, as described in §13, in order to physically form a multiple diffraction grating on a medium, a basic condition such as dS ≧ 2 · dL must be satisfied between the line width dL and the space width dS. Must. That is, in the general embodiments described up to §11, it is assumed that the ratio between the line width dL and the space width dS is 1: 1. However, when a multiple diffraction grating is used, this ratio is reduced. It is necessary to set 2: 1 or more. For this reason, it is necessary to include a condition of “line width” in the definition of each pixel pattern.
[0136]
FIG. 35 shows an example of a table that defines each pixel pattern. In this table, four parameters such as “pixel pattern code”, “area ratio”, “pitch”, and “arrangement angle” are defined for each pixel pattern. Here, since the ratio between the line width dL and the space width dS is assumed to be 1: 1, if the pitch is determined, the line width dL and the space width dS are naturally determined. For example, if the pitch is 1.2 μm, the line width dL = the space width dS = 0.6 μm. On the other hand, when using a multiple diffraction grating, for example, as shown in a table in FIG. 49, a parameter of “line width” (of course, a space width may be provided) is provided. In this example, regarding the pixel patterns P1 and P2, the pitch is 1.2 μm, but the line width is 0.6 μm, and the line width dL = the space width dS. Will not function as a multiple diffraction grating. On the other hand, for the patterns P3 and P4, the pitch is 1.2 μm, whereas the line width is 0.4 μm, and 2 × (line width dL) = space width dS, and the pixel patterns P3 and P4 Will function as a multiple diffraction grating. As described above, if a line width (or a space width) is added as a parameter for defining an individual pixel pattern in addition to the grid line pitch, whether or not the pixel pattern can be used as a multiple pixel pattern is determined. Can be recognized.
[0137]
Now, a monochrome image A as shown in FIG. 40 (a) and a monochrome image B as shown in FIG. 40 (b) are recorded using a multiple pixel pattern to obtain a recording medium as shown in FIG. A specific assignment method for this will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 50, three types of pixel patterns Pa, Pb, and PP are prepared as a pixel pattern group. Here, the pixel pattern Pa is used to represent the monochrome image A, the pixel pattern Pb is used to represent the monochrome image B, and the pixel pattern PP is a “dummy” in which no diffraction grating is formed. ". It should be noted here that a pixel pattern Pab (see FIG. 41) obtained by superimposing the pixel patterns Pa and Pb is not prepared. This is because the pixel pattern Pab can be generated at any time by a graphic operation based on the pixel patterns Pa and Pb.
[0138]
On the other hand, two types of lookup tables, a lookup table LUT1 for applying to the image A and a lookup table LUT2 for applying to the image B, are prepared. In the look-up table LUT1, a pixel pattern code “PP” is provided for a pixel value “0”, and a pixel pattern “Pa” is provided for a pixel value “1”. On the other hand, in the lookup table LUT2, the pixel pattern code “PP” is similarly given to the pixel value “0”, but the pixel pattern “Pb” is given to the pixel value “1”. Is given.
[0139]
Further, as the mask, a “mask that does not function as a mask”, which is the mask M0 (unit array “1 × 1”, opening position “1”) shown in FIG. 29, is prepared for both images A and B. . This is because no sub-pixel is used, so that a pixel pattern can be assigned to all pixel positions, and it is not necessary to select a pixel position by using a mask.
[0140]
In the method using the multiple diffraction grating, a column called a multiple flag is newly added to the assignment condition table TBL. This multiplex flag is a flag indicating two states of "1" (multiple allocation is possible) and "0" (multiple allocation is not possible). If this flag is "1", another flag is set in the allocation condition. Indicates that another pixel pattern may be assigned multiple times. In the allocation condition table TBL shown in FIG. 50, in the first order, allocation conditions indicating a combination of a mask M0 having a unit array “1 × 1” and an opening position “1”, an image A, and a look-up table LUT1. Is set, and the multiplex flag of this allocation condition is “1” (multiple allocation is impossible). On the other hand, in the second order, an allocation condition indicating a combination of the mask M0 having the unit array “1 × 1” and the opening position “1”, the image B, and the look-up table LUT2 is set. The multiplex flag of the condition is “0” (multiple allocation is impossible).
[0141]
FIG. 51 is a flowchart showing an allocation processing procedure when such a multiplex flag is provided. The procedure shown in FIG. 51 is obtained by adding step S11 to the procedure shown in FIG. First, in step S1, parameters i and j indicating positions on an array consisting of I rows and J columns are set to an initial value of 1, respectively. In other words, the process is executed from the process of assigning a pixel pattern to the pixel region arranged in the first row and first column of the assignment plane U shown in FIG. Subsequently, in step S2, the parameter k indicating the priority order is set to 1 indicating the first order. Then, in step S3, it is determined whether or not the pixel area at the position (i, j) is selected when the mask indicated in the assignment condition of the rank k is used. As described above, since the mask M0 prepared in this example is a mask that does not function as a mask, the corresponding pixel region is always selected.
[0142]
Then, the process proceeds to step S5, and the pixel value at the position (i, j) of the image indicated in the assignment condition of the rank k is read. Further, in step S6, a process of converting the pixel value read in step S5 into a pixel pattern code is performed using the look-up table indicated in the assignment condition of the rank k. Then, in step S7, it is determined whether or not a pixel pattern corresponding to the pixel pattern code after the conversion is defined. In step S8, a specific pixel pattern is selected. It is assigned to the pixel area at the position (i, j).
[0143]
In a succeeding step S11, it is determined whether or not the multiplex flag of the allocation condition of the rank k is "1". If the multiplex flag is "1" (multiple allocation is possible), the process returns to the step S4 and the next rank is performed. The processing applying the allocation condition of is continued. That is, through steps S3, 5, 6, 7, and 8, another pixel pattern is assigned to the pixel area at the position (i, j). As described above, when the multiplexing flag is “1”, another feature of the method is that another pixel pattern is multiplexed and assigned to the same pixel area. If the multiplex flag is "0" in step S11, the process proceeds to step S9, where the parameters i and j are updated through step S10, and the allocation process for the next pixel region is similarly executed. Will be done.
[0144]
If the allocation processing procedure shown in FIG. 51 is applied to the specific example shown in FIG. 50, the allocation for image A shown in FIG. 40A and the allocation for image B shown in FIG. Will be performed repeatedly. That is, the pixel pattern PP is assigned to the pixel having the pixel value “0” (white pixel) in the image A, and the pixel pattern Pa is assigned to the pixel having the pixel value “1” (black pixel). (Process of priority k = 1), a pixel pattern PP is assigned to a pixel (white pixel) having a pixel value “0” in the image B, and a pixel pattern (black pixel) is assigned to a pixel having a pixel value “1”. Means that the pixel pattern Pb is assigned (processing of priority k = 2). As a result, two pixel patterns are superimposed and assigned to each pixel position on the assignment plane U, and there are four combinations of (PP + PP), (Pa + PP), (Pb + PP), and (Pa + Pb). One of them. However, since the pixel pattern PP is a dummy pixel pattern and has no grid lines, PP + PP = PP, Pa + PP = Pa, Pb + PP = Pb, and does not actually become a multiple diffraction grating. Therefore, only the combination of Pa + Pb becomes a multiple diffraction grating. As described above, the multiple pixel pattern Pab obtained by superimposing the pixel pattern Pa and the pixel pattern Pb can be generated by a graphic operation based on the pixel patterns Pa and Pb. Upon completion, the allocation result shown in FIG. 42 is obtained, and based on this, a diffraction grating recording medium as shown in FIG. 43 can be generated.
[0145]
§15. Embodiment using a plurality of pixel patterns for one image
The embodiment using the multiple pixel pattern described above is an example in which one pixel pattern is used for one image. That is, the pixel pattern Pa shown in FIG. 41 is used for the monochrome image A shown in FIG. 40A, and the pixel pattern Pb shown in FIG. 41 is used for the monochrome image B shown in FIG. The pixel pattern Pab shown in FIG. However, it is also possible to use a plurality of pixel patterns for one image. For example, in the example shown in FIG. 52, three types of pixel patterns P1, P2, and P3 are used for image A, and three types of pixel patterns P4, P5, and P6 are used for image B. In the six types of pixel patterns P1 to P6 shown in FIG. 52, the arrangement angles of the grid lines are slightly different. However, these six types of pixel patterns can be classified into two groups in which the arrangement angles of the grid lines are similar to each other. That is, the first group is the pixel patterns P1 to P3 in which the grid line arrangement angle is set to around 45 °, and these are used for the image A. On the other hand, the second group is pixel patterns P4 to P6 in which the grid line arrangement angle is set to around 90 °, and these are used for the image B.
[0146]
Pixel patterns having extremely different grid line arrangement angles, such as 45 ° and 90 °, are not observed at the same time when viewed from a predetermined direction. However, pixel patterns (for example, pixel patterns P1 to P3 shown in FIG. 52) which have an angle difference of only about ± 5 ° and whose grid line arrangement angles are similar to each other can be observed at the same time when observed from a predetermined direction. . However, the brightness will be slightly different from each other. Japanese Patent Application No. 5-317274 discloses a technique for expressing an image having a gradation by utilizing such properties. For example, in the above-described example, only the binary values “0” or “1” are defined as the pixel values of the pixels constituting the image A, but an 8-bit pixel value represented by 0 to 255 is defined. In advance, a pixel pattern P1 is assigned to pixels having pixel values 0 to 100, a pixel pattern P2 is assigned to pixels having pixel values 101 to 200, and a pixel pattern P3 is assigned to pixels having pixel values 201 to 255. For example, an image having a gradation can be expressed. Similarly, any one of the three types of pixel patterns P4 to P6 may be assigned to the image B according to the pixel value.
[0147]
As described above, in the method of assigning any one of the pixel patterns P1 to P3 to the image A and assigning any one of the pixel patterns P4 to P6 to the image B, if the multiple diffraction grating is used, It is sufficient to assign a multiple pixel pattern obtained by superimposing the respective pixel patterns to the pixels constituting both of them. For example, a pixel pattern P1 is used as a pixel of the image A, a pixel pattern P5 is used as a pixel of the image B, and a pixel pattern P5 is obtained by superimposing the pixel patterns P1 and P5 at pixel positions that need to be allocated. Should be assigned.
[0148]
In the example shown in FIG. 52, the multiple pixel pattern obtained by combining the pixel patterns P1 to P3 for the image A and the pixel patterns P4 to P6 for the image B is P14 (meaning the combination of P1 and P4). ), P15, P16, P24, P25, P26, P34, P35, P36. However, since these nine multiplexed pixel patterns can be generated at any time by calculation based on the image data of the original pixel patterns P1 to P6, it is not necessary to prepare all multiplexed pixel patterns in advance. It may be generated by calculation as needed. Of course, if these nine multiplexed pixel patterns are prepared in advance, the calculation becomes unnecessary and the processing speed can be improved. Further, in the above-described example, the multiple pixel pattern is always obtained by multiplying one of the pixel patterns P1 to P3 and one of the pixel patterns P4 to P6. The multiplication does not generate a multiple pixel pattern. Therefore, if a table indicating that multiplication is performed between the first group P1 to P3 and the second group P4 to P6 is prepared, the combination of the multiple pixel patterns can be clearly grasped. be able to.
[0149]
§16. Example of recording three or more images
The embodiments described so far are examples in which two images A and B are superimposed and recorded. Here, an embodiment in which three or more images are superimposed and recorded will be described. Now, as shown in FIG. 53, the pixel pattern P1 (lattice line arrangement angle 0 °) is used for the monochrome image A, the pixel pattern P2 (grid line arrangement angle 45 °) is used for the monochrome image B, and the monochrome image C is used. In the case of (3), a case is considered where three types of monochrome images A, B, and C are recorded on a diffraction grating recording medium using a pixel pattern P3 (grid line arrangement angle 90 °). Extremely different pixel patterns having grid line arrangement angles such as 0 °, 45 °, and 90 ° are not observed at the same time when viewed from a predetermined direction. , B, and C will be observed separately.
[0150]
Therefore, when recording such three images, as shown in the lower part of FIG. 53, a double diffraction grating P12, P23, P13 and a triple diffraction grating P123 are prepared, and the image A is prepared. , B, a double diffraction grating P12 is assigned to the pixels constituting both of the images B and C, and a double diffraction grating P23 is assigned to the pixels constituting both of the images B, C. , A double diffraction grating P13 may be assigned, and further, a triple diffraction grating P123 may be assigned to pixels constituting all three images A, B, and C.
[0151]
Let's take a look at a specific image. Assume that three types of monochrome images A, B, and C as shown in FIGS. 54A, 54B, and 54C are superimposed and recorded on one diffraction grating recording medium. In this case, the assignment may be made based on the correspondence shown in FIG. In each pixel of this correspondence, the name of the image formed by that pixel is indicated by an alphabet. Here, pixel patterns P1, P2, and P3 shown in FIG. 53 may be assigned to the pixels in which the single alphabets “A”, “B”, and “C” are written. Further, the double-pixel patterns P12, P23, and P13 shown in FIG. 53 may be assigned to the pixels in which the two alphabets “AB”, “BC”, and “CA” are written. Furthermore, the triple pixel pattern P123 shown in FIG. 53 may be assigned to the pixels in which the three alphabets “ABC” are written (surrounded by solid lines in the figure).
[0152]
In this way, if multiple diffraction gratings such as double, triple, quadruple,... Are used, it is theoretically possible to record a plurality of images in an overlapping manner. However, the technique of recording three or more images in an overlapping manner by such a method is not practically applicable. This is because a double diffraction grating such as the multiple pixel patterns P12, P23 and P13 can be realized by satisfying the conditions described in §13. It is very difficult to realize such a diffraction grating. Actually, a trial production of the triple diffraction grating P123 was performed, but practically sufficient diffracted light could not be obtained from any observation direction. Of course, it is not possible to deny the possibility of producing a practical triple diffraction grating P123 if specific conditions are set, but such conditions have not been found at present.
[0153]
Therefore, the inventor of the present application has devised a novel method of recording three or more images in an overlapping manner by using a double diffraction grating and a sub-pixel together. Here, a specific allocation method for recording the three monochrome images A, B, and C shown in FIGS. 54A, 54B, and 54C using a multiple pixel pattern will be described with reference to FIG. explain. First, as shown in FIG. 55, four types of pixel patterns P1, P2, P3, and PP are prepared as a pixel pattern group. Here, the pixel pattern P1 is used to represent the monochrome image A, the pixel pattern P2 is used to represent the monochrome image B, and the pixel pattern P3 is used to represent the monochrome image C. The pixel pattern PP is a “dummy” pattern in which no diffraction grating is formed.
[0154]
On the other hand, there are three types of lookup tables: a lookup table LUT1 for applying to the image A, a lookup table LUT2 for applying to the image B, and a lookup table LUT3 for applying to the image C. Prepare. In the look-up table LUT1, a pixel pattern code "PP" is provided for a pixel value "0", and a pixel pattern "P1" is provided for a pixel value "1". In the lookup table LUT2, the pixel pattern code “PP” is similarly given to the pixel value “0”, but the pixel pattern “P2” is given to the pixel value “1”. Can be Further, in the lookup table LUT3, the pixel pattern code “PP” is similarly given to the pixel value “0”, but the pixel pattern “P3” is given to the pixel value “1”. Can be
[0155]
Further, as the mask, a “mask that does not function as a mask”, which is the mask M0 (unit array “1 × 1”, opening position “1”) shown in FIG. 29, is prepared for the image A. On the other hand, for the image B, the mask M21 (unit array “2 × 2”, the opening position “9”) shown in FIG. 25 is prepared, and for the image C, the mask M22 (unit An array “2 × 2” and an opening position “6”) are prepared. As can be seen from these three types of masks, in this embodiment, the image A and the image B or the image A and the image C may overlap at a specific pixel position, but the image B and the image C are mutually exclusive. Because of the use of a traditional mask, they never overlap.
[0156]
As described above, in the method using the multiple diffraction grating, a column called a multiple flag is newly added to the assignment condition table TBL. In the assignment condition table TBL shown in FIG. 55, in the first order, the assignment condition indicating a combination of the mask M0 having the unit array “1 × 1” and the opening position “1”, the image A, and the lookup table LUT1. Is set, and the multiplex flag of this allocation condition is “1” (multiple allocation is impossible). On the other hand, in the second order, an allocation condition indicating a combination of the mask M21 having the unit array “2 × 2” and the opening position “9”, the image B, and the look-up table LUT2 is set. The multiplex flag of the condition is “0” (multiple allocation is impossible). In the third order, an allocation condition indicating a combination of the mask M22 having the unit array “2 × 2” and the opening position “6”, the image C, and the look-up table LUT3 is set. The multiplex flag of the condition is "0" (multiple allocation is not possible)
The assignment processing procedure in the example shown in FIG. 55 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, parameters i and j indicating positions on an array consisting of I rows and J columns are set to an initial value of 1, respectively. That is, the processing is executed from the processing of allocating the pixel pattern to the pixel area arranged in the first row and the first column of the allocation plane U shown in FIG. In this embodiment, since the sub-pixels are used together with the multiple diffraction grating, the allocation plane U is a plane for allocating the sub-pixels. In other words, the images A, B, and C shown in FIG. 54 are represented by a pixel array of 7 rows and 7 columns, but since the processing is performed by replacing one pixel with four sub-pixels, the layout plane U Is a sub-pixel array composed of 14 rows and 14 columns.
[0157]
Subsequently, in step S2, the parameter k indicating the priority order is set to 1 indicating the first order. Then, in step S3, it is determined whether or not the pixel area at the position (i, j) is selected when the mask indicated in the assignment condition of the rank k is used. Since the mask M0 set for the rank k = 1 does not function as a mask, the corresponding pixel region is always selected. Then, the process proceeds to step S5, and the pixel value at the position (i, j) of the image indicated by the assignment condition of rank k = 1 is read. Further, in step S6, a process of converting the pixel value read in step S5 into a pixel pattern code is performed using the look-up table LUT1 indicated in the assignment condition of rank k = 1. Then, in step S7, it is determined whether or not a pixel pattern corresponding to the pixel pattern code after the conversion is defined. In step S8, a specific pixel pattern is selected. It is assigned to the pixel area at the position (i, j). In practice, either the pixel pattern P1 or PP is assigned.
[0158]
In a succeeding step S11, it is determined whether or not the multiplex flag of the assignment condition of the rank k is "1". In this example, since the multiplex flag of rank k = 1 is "1" (multiple allocation is possible), the process returns to step S4, and the process applying the allocation condition of the next rank is continued. As described above, the mask M21 for the rank k = 2 (selects the upper left subpixel and the lower right subpixel) and the mask M22 for the rank k = 3 (selects the lower left subpixel and the upper right subpixel) Are in an exclusive relationship, and as a result, the pixel pattern (P2 or PP) assigned in the processing of rank k = 2 is compared with the pixel pattern (P1 or PP) assigned in the processing of rank k = 1. Either of the pixel patterns (P3 or PP) assigned in the process of rank k = 3 is multiplexed.
[0159]
The result of such an allocation process can be easily understood with reference to FIGS. FIG. 56 shows an allocation state at the rank k = 1. Here, the cells indicated by solid lines indicate a 7-row, 7-column pixel array, and the cells indicated by broken lines indicate a 14-row, 14-column array of sub-pixels obtained by dividing each pixel into four. Since the mask M0 set to rank k = 1 does not function as a mask, the same pixel pattern is assigned to all four sub-pixels in each pixel (in FIG. 56, the pixel pattern is Only P1 is displayed, and the display of the pixel pattern PP is omitted). On the other hand, FIG. 57 shows an allocation state at rank k = 2. Since the mask M21 set to rank k = 2 is a mask for selecting the upper left subpixel and the lower right subpixel, of the four subpixels in each pixel, the upper left subpixel and the lower right subpixel are selected. The pixel pattern is assigned only to the pixel (in FIG. 57, only the pixel pattern P2 is displayed, and the display of the pixel pattern PP is omitted). FIG. 58 shows an allocation state at rank k = 3. Since the mask M22 set to rank k = 3 is a mask for selecting the lower left sub-pixel and the upper right sub-pixel, of the four sub-pixels in each pixel, the lower left sub-pixel and the upper right sub-pixel are Only pixel patterns are assigned (in FIG. 58, only the pixel pattern P3 is displayed, and the display of the pixel pattern PP is omitted).
[0160]
As described above, since the mask M21 and the mask M22 are exclusive masks, the pixel pattern P2 and the pixel pattern P3 do not overlap at the same sub-pixel position. However, the pixel patterns P1 and P2 or the pixel patterns P1 and P3 may overlap at the same sub-pixel position. Therefore, when the pixel patterns P1 and P2 are assigned to the same sub-pixel position, the multiple pixel pattern P12 (a double pixel pattern in which P1 and P2 are superimposed) is assigned to the sub-pixel position, and the pixel patterns P1 and P3 Are assigned to the same sub-pixel position, a multi-pixel pattern P13 (a double pixel pattern in which P1 and P3 are overlapped) may be assigned to the sub-pixel position. FIG. 59 is a diagram showing the final multiple allocation state obtained in this manner. By using the sub-pixel technique in this way, it is possible to superimpose and record three images without using a triple diffraction grating.
[0161]
Similarly, four images can be superimposed and recorded. For example, if the fourth image D is further superimposed and printed, the mask M21 is used as a mask for the images A and B, and the mask M22 is used as a mask for the images C and D, so that the images overlap at the same sub-pixel position. Since the possibility is limited to the combination of the image A and the image B or the combination of the image C and the image D, it can be dealt with by preparing a double pixel pattern.
[0162]
§17. Apparatus for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention
Finally, FIG. 60 shows the basic configuration of the apparatus for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention. The main components of this apparatus are a data input unit 10, a data storage unit 20, an allocation processing unit 30, an allocation plane definition unit 40, and an electron beam drawing unit 50. An image data storage unit 21, a pixel pattern storage unit 22, a mask storage unit 23, a lookup table storage unit 24, and an allocation condition table storage unit 25 are provided in the data storage unit 20. The image data storage unit 21 is a part that stores an image to be recorded on a medium according to the present invention as image data indicating an array of a large number of pixels having predetermined pixel values. In addition, the pixel pattern storage unit 22 is a unit that stores the pixel pattern group described above. That is, a pixel pattern formed by forming a diffraction grating by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle in a pixel area or a predetermined grid occupied area included in the pixel area is changed to a grid occupied area, a pitch, By changing at least one of the angles, a plurality of types are prepared, and the prepared plurality of types of pixel patterns are stored in the pixel pattern storage unit 22 as data. The mask storage unit 23 is a mask storage unit that stores, as data, a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged in the layout plane, and the lookup table storage unit 24 includes: Look-up for associating one of a plurality of types of pixel patterns stored in the pixel pattern storage unit 22 with each pixel value of a pixel constituting an image stored in the image data storage unit 21 This part stores the table. The allocation condition table storage unit 25 is a part that stores an allocation condition table in which a plurality of types of allocation conditions indicating a predetermined mask, a predetermined image, and a predetermined lookup table are defined with mutual priorities.
[0163]
Data is supplied from the data input unit 10 to each of the storage units 21 to 25. The allocation processing means 30 is a means having a function of executing the allocation processing described above, that is, the processing shown in the flowchart of FIG. 22 or FIG. 51, and performs a graphic operation on two pixel patterns. And a function of generating a multi-pixel pattern by multiplying the two. The layout plane defining means 40 is a means for defining a layout plane U used in executing this processing. Actually, the allocation processing means 30 and the allocation plane definition means 40 are means realized by a computer and its software, and the data storage means 20 is a storage medium such as a memory or a magnetic disk for the computer. The data input means 10 is a hardware means for inputting data to this computer by any method.
[0164]
The electron beam drawing means 50 has a function of drawing, as a diffraction grating, a pixel pattern allocated to all pixel regions by the allocation processing means 30 on a predetermined medium using an electron beam. Actually, the diffraction grating pattern data created by the computer is converted into a predetermined format, and drawing by an electron beam is performed, whereby the diffraction grating recording medium 55 serving as an original is created. Then, the diffraction grating recording medium 65 used as a so-called “hologram seal” is mass-produced by a printing method using the diffraction grating recording medium 55 serving as the original by the press device 60.
[0165]
§18. Other embodiments
As described above, the present invention has been described in detail based on some embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various other modes. Some modified examples are listed below.
[0166]
(1) Various other data can be stored in the data storage means 20 in the apparatus shown in FIG. For example, information on the number of pixels for forming the layout plane U, the actual size value of one pixel, an alignment mark (so-called “register mark”) to be formed in an area outside the layout plane, and the like can be stored. .
[0167]
(2) In the example shown in FIG. 35, the pixel pattern code, the area ratio, the pitch, the arrangement angle, and other information are defined for each pixel pattern. However, various other information can be defined. is there. For example, when the allocation state is confirmed on the display after the allocation processing on the allocation plane U is completed, a predetermined attribute is defined for each pixel pattern, and only a pixel pattern having a specific attribute is displayed. It is also possible to make it easier to check on the display by displaying it on the top or changing the color of the pixel pattern having a specific attribute on the display.
[0168]
【The invention's effect】
As described above, in the method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention, a pixel pattern to be allocated to each pixel region is specified based on an allocation condition that specifies a predetermined mask, a predetermined image, and a predetermined lookup table. With this configuration, a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium can be efficiently created according to various demands.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a pattern and pixel information of a monochrome image Q to be recorded on a diffraction grating recording medium to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a pixel pattern P used for recording the monochrome image shown in FIG.
3 is a diagram showing a diffraction grating recording medium on which the monochrome image Q shown in FIG. 1 is recorded using the pixel pattern P shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the concept of a sticking process for producing the diffraction grating recording medium shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing examples of various pixel patterns obtained by changing a grid line arrangement angle θ.
FIG. 6 is a diagram showing examples of various pixel patterns obtained by changing a grid line arrangement pitch p.
FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between an observation direction and a wavelength of diffracted light obtained from a diffraction grating.
FIG. 8 is a diagram showing examples of various pixel patterns obtained by changing the area of the grid occupation region V.
FIG. 9 is a diagram showing two monochrome images A and B to be recorded on a diffraction grating recording medium to which the present invention is applied.
10 is a diagram showing monochrome images AA and BB obtained by performing pixel thinning processing on two monochrome images A and B shown in FIG. 9;
11 is a diagram showing pixel patterns Pa and Pb applied to each of the two monochrome images AA and BB shown in FIG. 10;
12 is a diagram showing a diffraction grating recording medium on which the monochrome images AA and BB shown in FIG. 10 are recorded by applying the pixel patterns Pa and Pb shown in FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a pixel pattern for each of primary colors RGB prepared for recording a color image on a diffraction grating recording medium.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a pixel area matrix used to create a diffraction grating recording medium on which a color image is recorded.
FIG. 15 is a diagram showing a state where pixel patterns are actually assigned based on the pixel area matrix shown in FIG.
FIG. 16 is a diagram showing three monochromatic images R, G, and B constituting an original color image expressed on a diffraction grating recording medium created by applying the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a state after the thinning process is performed on each pixel illustrated in FIG. 16;
18 is a diagram showing an array of pixels left by the thinning processing shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram showing an example in which a predetermined pixel pattern is assigned to each pixel region based on the pixel array shown in FIG.
FIG. 20 is a diagram showing a general method of creating a diffraction grating recording medium by allocating a predetermined pixel pattern on an allocation plane U.
FIG. 21 is a diagram showing a basic concept of a method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention.
FIG. 22 is a flowchart showing a basic procedure of a method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention.
FIG. 23 is a view showing a typical example of two exclusive masks used in the method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention.
FIG. 24 is a view showing a typical example of three exclusive masks used in the method for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention.
FIG. 25 is a diagram illustrating a logical definition method of the two masks shown in FIG.
26 is a diagram illustrating a definition example of specific values of the two masks illustrated in FIG. 23;
FIG. 27 is a diagram illustrating a logical definition method of the three masks shown in FIG.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of definitions of specific values of the three masks illustrated in FIG. 24;
FIG. 29 is a diagram illustrating a special mask that does not function as an original mask.
FIG. 30 is a diagram showing an example of a definition by specific numerical values of the special mask shown in FIG. 29;
FIG. 31 is a diagram illustrating an application example to which the present invention is applied when the monochrome image Q illustrated in FIG. 1 is recorded on a medium.
FIG. 32 is a diagram showing an application example in which the present invention is applied to the case where the monochrome images A and B shown in FIG. 9 are superimposed and recorded on the same medium.
FIG. 33 is a diagram illustrating an application example in which the present invention is applied to a case where a monochromatic image R, G, and B illustrated in FIG. 16 is superimposed and recorded on the same medium to obtain a color image.
FIG. 34 is a diagram showing a modification of the look-up table LUT1 shown in FIG.
35 is a diagram illustrating an example of an efficient definition method of the pixel pattern group illustrated in FIG. 33.
FIG. 36 is a diagram illustrating an application example in which the present invention is applied to a case where four images A to D are superimposed and recorded on the same medium by a unique method.
FIG. 37 is a diagram showing an allocation condition table TBL and lookup tables LUT1 to LUT4 used in the application example shown in FIG.
FIG. 38 is a diagram illustrating an application example in which the present invention is applied to a case where six images A to F are superimposed and recorded on the same medium by a unique method.
39 is a diagram showing an allocation condition table TBL and lookup tables LUT1 to LUT6 used in the application example shown in FIG. 38.
FIG. 40 is a diagram showing two motifs A and B to be recorded on a multiple diffraction grating recording medium to which the present invention is applied.
41 is a diagram showing pixel patterns Pa and Pb and a multiple pixel pattern Pab applied to each of the two motifs A and B shown in FIG. 40.
42 is a diagram showing a correspondence relationship between each pixel position and each pixel pattern based on two motifs A and B shown in FIG. 40.
43 is a diagram showing a diffraction grating recording medium on which recording is performed by applying the pixel patterns Pa and Pb and the multiple pixel pattern Pab shown in FIG. 41 to the motifs A and B shown in FIG.
FIG. 44 is a diagram showing two types of diffraction grating patterns in which the ratio between the line width dL and the space width dS is 1: 1.
FIG. 45 is a diagram showing a multiple diffraction grating pattern obtained by superposing the two types of diffraction grating patterns shown in FIG. 44;
FIG. 46 is a diagram showing two types of diffraction grating patterns in which the ratio between the line width dL and the space width dS is 1: 2.
FIG. 47 is a diagram showing a multiple diffraction grating pattern obtained by superposing the two types of diffraction grating patterns shown in FIG. 46;
FIG. 48 is a side sectional view showing the structure of a diffraction grating recording medium having the multiple diffraction grating pattern shown in FIG. 47.
FIG. 49 is a diagram illustrating an example of a table that defines a pixel pattern using a multiple diffraction grating pattern.
50 is a diagram showing an application example in which the present invention is applied to a case where the motifs A and B shown in FIG. 40 are superimposed and recorded on the same medium.
FIG. 51 is a flowchart showing a basic procedure of a method for producing a diffraction grating recording medium using a multiple pixel pattern.
FIG. 52 is a diagram illustrating an example of generating a diffraction grating recording medium using a plurality of pixel patterns for one motif.
FIG. 53 is a diagram showing a pixel pattern and a multiple pixel pattern used when recording three motifs in an overlapping manner.
FIG. 54 is a diagram showing three motifs expressed using the pixel pattern and the multiple pixel pattern shown in FIG. 53, and the correspondence between pixels.
FIG. 55 is a diagram showing an application example in which the present invention is applied to a case where motifs A, B, and C shown in FIG. 54 are superimposed and recorded on the same medium.
FIG. 56 is a diagram showing an allocation state at a priority order k = 1 in the application example shown in FIG. 55;
FIG. 57 is a diagram showing an allocation state at a priority order k = 2 in the application example shown in FIG. 55;
FIG. 58 is a diagram showing an assignment state at a priority order k = 3 in the application example shown in FIG. 55;
FIG. 59 is a diagram showing a final multiple assignment state in the application example shown in FIG. 55;
FIG. 60 is a block diagram showing a basic configuration of an apparatus for producing a diffraction grating recording medium according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Diffraction grating recording medium
2 ... hollow
3 ... Shielding wall
10 Data input means
20 Data storage means
21 ... Image data storage unit
22: Pixel pattern storage unit
23: Mask storage unit
24 Look-up table storage
25: Assignment condition table storage unit
30. Assignment processing means
40 ... Assignment plane definition means
50 ... Electron beam drawing means
55 ... Diffraction grating recording medium (original)
60 ... Press equipment
65 ... Diffraction grating recording medium
AF: Image
AA, BB: monochrome image after thinning
L: Grid line
LUT1 to LUT6 ... Lookup table
M1 to M33: Mask
P, P1 to P15, Pa, Pb, PP ... pixel pattern
Q, Q1, Q2, Q3 ... monochrome image
U: Assigned plane
V: Lattice occupied area
X, Y, Z ... area

Claims

A method for creating a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image preparation step of preparing a plurality of images composed of an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value,
An allocation plane defining step of defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions in correspondence with an array of pixels constituting the image;
In the pixel area or a predetermined grid occupied area included in the pixel area, a pixel pattern formed by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle to form a diffraction grating is formed in the grid occupied area, the pitch , A pixel pattern defining step of defining a plurality of types by changing at least one of the angles,
A mask definition step of defining a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged in the layout plane,
A look-up table defining step of defining a look-up table for associating one of the plurality of types of pixel patterns with individual pixel values of pixels constituting the image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined lookup table, an allocation condition defining step of defining a plurality of types,
For one pixel area arranged in the allocation plane, an allocation condition is applied such that the pixel area is selected by a mask, and a pixel of a pixel corresponding to the pixel area of the image indicated by the applied allocation condition A process of allocating, to the pixel region, a specific pixel pattern associated with the value by the look-up table indicated in the applied allocation condition is performed, and for each of all the pixel regions, An assignment stage for assigning,
The pixel pattern allocated to all pixel areas by the allocation step, a medium creating step of recording as a diffraction grating on a predetermined medium,
A method for producing a diffraction grating recording medium, comprising:

A method for creating a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image preparation step of preparing a plurality of images composed of an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value,
An allocation plane defining step of defining an allocation plane configured by arranging a plurality of pixel regions in correspondence with an array of pixels constituting the image;
In the pixel area or a predetermined grid occupied area included in the pixel area, a pixel pattern formed by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle to form a diffraction grating is formed in the grid occupied area, the pitch , A pixel pattern defining step of defining a plurality of types by changing at least one of the angles,
A mask definition step of defining a mask for selecting a predetermined part or all of the plurality of pixel regions arranged in the layout plane,
A look-up table defining step of defining a look-up table for associating one of the plurality of types of pixel patterns with individual pixel values of pixels constituting the image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition defining step of defining a plurality of types by defining priorities with each other,
A predetermined allocation condition is applied to one pixel area arranged in the allocation plane, and when the pixel area is selected by the mask indicated in the applied allocation condition, the pixel area is displayed in the applied allocation condition. Allocating a specific pixel pattern associated with a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the processed image to the pixel region by a look-up table indicated in an application condition being applied. By sequentially applying the plurality of types of allocation conditions in accordance with the priority order, performing an operation of repeatedly performing until a certain pixel pattern is allocated to the pixel region. An assignment step of assigning some pixel pattern to each of the areas;
The pixel pattern allocated to all pixel areas by the allocation step, a medium creating step of recording as a diffraction grating on a predetermined medium,
A method for producing a diffraction grating recording medium, comprising:

In the creation method according to claim 2,
In the lookup table definition stage, in the lookup table, for a predetermined pixel value, a correspondence indicating that there is no corresponding pixel pattern is performed,
In the allocating step, a predetermined allocating condition is applied to one pixel area arranged on the allocating plane, the pixel area is selected by the mask indicated in the allocating condition being applied, and the allocating condition being applied is If there is a specific pixel pattern associated with the pixel value of the pixel corresponding to the pixel area of the image shown in, by the lookup table shown in the allocation condition being applied, The process of allocating a specific pixel pattern to the pixel area is performed by repeatedly applying a plurality of types of allocation conditions in accordance with the priority order until a certain pixel pattern is allocated to the pixel area. Is performed for all pixel areas, so that some pixel pattern is assigned to each of all pixel areas. How to create the diffraction grating recording medium, characterized in that.

In the creation method according to claim 1,
In the allocating step, two different pixel patterns based on two different images are allowed to be overlapped and assigned to the same pixel region, and the pixel region to which the two different pixel patterns are assigned is assigned. The method for producing a diffraction grating recording medium, wherein a multiple pixel pattern obtained by superimposing these two pixel patterns is recorded as a diffraction grating.

In the creation method according to claim 4,
At the assignment condition definition stage, a multiplex flag indicating whether or not to allow the overlap assignment is set in each assignment condition, and the assignment process based on the assignment condition in which the setting to permit the overlap assignment is performed. A method for producing a diffraction grating recording medium, wherein superposition allocation based on different allocation conditions is performed only in the case.

In the creation method according to claim 4 or 5,
As the two pixel patterns to be subjected to the superimposition allocation, pixel patterns having different grid line arrangement angles from each other and having a relationship of dS ≧ 2 · dL between the line width dL and the space width dS of the grid lines are used. ,
A method for producing a diffraction grating recording medium, characterized in that in a pixel pattern defining step, information for recognizing a ratio between a line width dL and a space width dS is defined for each pixel pattern.

In the method according to any one of claims 1 to 6,
A method for producing a diffraction grating recording medium, wherein a pixel pattern indicating that no grid lines are arranged in a pixel area is defined as one pixel pattern in a pixel pattern defining step.

In the method according to any one of claims 1 to 7,
In the image preparation stage, for a color image represented by the three primary colors, a monochromatic image for each color component is prepared, and the three monochromatic images are superimposed and recorded on a single medium to thereby provide a diffraction grating having a color image. A method for producing a diffraction grating recording medium, which comprises producing a recording medium.

In the method according to any one of claims 1 to 8,
In the mask definition stage, a selection is made such that the selected pixel regions are evenly distributed, and a plurality of masks in which mutually exclusive pixel regions are selected are defined. How to create

In the creation method according to any one of claims 1 to 9,
In the mask definition stage, a unit array in which a predetermined number of pixel regions are arranged vertically and horizontally is defined. A method for producing a diffraction grating recording medium, wherein a mask is defined by repeatedly arranging the same in a plane.

An apparatus for creating a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image data storage unit that stores each image as image data indicating an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value;
Assignment plane defining means for defining an assignment plane configured by arranging a plurality of pixel regions, corresponding to the arrangement of pixels constituting the image,
In the pixel area or a predetermined grid occupied area included in the pixel area, a pixel pattern formed by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle to form a diffraction grating is formed in the grid occupied area, the pitch A plurality of types prepared by changing at least one of the angles, and a pixel pattern storage unit storing the prepared plurality of types of pixel patterns as data;
A mask storage unit that prepares a mask for selecting a predetermined part or all of a plurality of pixel regions arranged on the layout plane, and stores the prepared mask as data,
A lookup table storage unit that stores a lookup table that associates one of the plurality of types of pixel patterns with each pixel value of a pixel included in the image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition table storage unit storing an allocation condition table defining a plurality of types,
Input means for inputting predetermined data to each storage unit,
For one pixel area arranged in the allocation plane, an allocation condition is applied such that the pixel area is selected by a mask, and a pixel of a pixel corresponding to the pixel area of the image indicated by the applied allocation condition A process of allocating, to the pixel region, a specific pixel pattern associated with the value by the look-up table indicated in the applied allocation condition is performed, and for each of all the pixel regions, Allocation processing means for performing allocation;
An electron beam drawing unit that draws a pixel pattern allocated to all pixel regions by the allocation processing unit on a predetermined medium as a diffraction grating using an electron beam;
An apparatus for producing a diffraction grating recording medium, comprising:

An apparatus for creating a diffraction grating recording medium in which a plurality of images are superimposed and recorded on one medium using a diffraction grating,
An image data storage unit that stores each image as image data indicating an array of a large number of pixels having a predetermined pixel value;
Assignment plane defining means for defining an assignment plane configured by arranging a plurality of pixel regions, corresponding to the arrangement of pixels constituting the image,
In the pixel area or a predetermined grid occupied area included in the pixel area, a pixel pattern formed by arranging grid lines at a predetermined pitch and a predetermined angle to form a diffraction grating is formed in the grid occupied area, the pitch A plurality of types prepared by changing at least one of the angles, and a pixel pattern storage unit storing the prepared plurality of types of pixel patterns as data;
A mask storage unit that prepares a mask for selecting a predetermined part or all of a plurality of pixel regions arranged on the layout plane, and stores the prepared mask as data,
A lookup table storage unit that stores a lookup table that associates one of the plurality of types of pixel patterns with each pixel value of a pixel included in the image;
A predetermined mask, a predetermined image, an allocation condition indicating a predetermined look-up table, an allocation condition table storage unit that stores a plurality of types of allocation condition tables that are defined with priority to each other;
Input means for inputting predetermined data to each storage unit,
A predetermined allocation condition is applied to one pixel area arranged in the allocation plane, and when the pixel area is selected by the mask indicated in the applied allocation condition, the specified allocation condition is indicated in the applied allocation condition. Allocating a specific pixel pattern associated with a pixel value of a pixel corresponding to the pixel region of the processed image to the pixel region by a look-up table indicated in an application condition being applied. By sequentially applying the plurality of types of allocation conditions in accordance with the priority order, performing an operation of repeatedly performing until a certain pixel pattern is allocated to the pixel region. Assignment processing means for assigning some pixel pattern to each of the regions;
An electron beam drawing unit that draws a pixel pattern allocated to all pixel regions by the allocation processing unit on a predetermined medium as a diffraction grating using an electron beam;
An apparatus for producing a diffraction grating recording medium, comprising:

The creation device according to claim 12,
As each assignment condition defined in the assignment condition table, a multiplex flag indicating whether or not to permit superimposition assignment is added,
The allocation processing means is based on an allocation condition having a flag for permitting superimposition allocation. (When a pixel pattern is allocated, the allocation processing unit follows the priority order until another pixel pattern is further superimposed and allocated. An apparatus for producing a diffraction grating recording medium, wherein the allocation processing is continued.