JP2001249209A - 回折格子パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回折格子のセルが集まって構成されるパターン
に、白色光による通常の観察条件下では視覚されない
が、レーザー光で照明した時にのみ実像が再生されて視
覚されるような機能を付与し、セキュリティ性を一層向
上させる。 【解決手段】各セルを構成する回折格子の方向および格
子間隔が等しく、各セルのサイズ（１００μｍ以下が前
提）は、特定イメージのフーリエ変換パターンに対し
て、その強度分布に比例する面積となっており、各セル
を構成する回折格子が、上記のフーリエ変換パターンに
おける位相に対して、位相πに対して格子間隔の１／２
となる大きさで、比例してずれていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレジットカード
や有価証券類などに適用して、偽造防止に用いられてい
る光学的な回折格子パターンに関するものであり、特
に、電子線（ＥＢ）などを用いて、回折格子を直接描画
する手法により作製される回折格子パターンにおいて、
偽造防止効果をさらに高めるために、レーザービームに
よる再生の時に、隠しコードのような特定のイメージが
実像再生できるようにする技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホログラムと並んで、回折格子からなる
微小なセル（回折格子セル）の集合体によって、画像
（パターン）を表現する技術が、偽造防止などの分野で
従来より広く用いられている。以後、このような画像
（パターン）を「回折格子パターン」または「グレーテ
ィング・イメージ」と称する。

【０００３】回折格子パターン（グレーティング・イメ
ージ）の一例を図１に示す。例えば、ある画像（＝パタ
ーン。この図では、「ＴＯＰ」という文字）を細かいセ
ルの集合体に分割し、それらのセルを、特定の方向，格
子ピッチを持つ回折格子１で表現し、別の部分（同図で
は、「凸」という文字）を構成するセルを、種類（少な
くとも、方向，ピッチの何れか）の異なる回折格子２で
表現する。

【０００４】回折格子１は右上がりであり、回折格子２
は左上がりであるため、それぞれの格子からなるセルが
光って見える方向（主に、１次回折光の出射方向）が異
なると共に、格子のピッチに応じて、（定点で）セルが
光って見える色が異なるため、見る位置によって、パタ
ーン（「ＴＯＰ」か「凸」か）や色が変化して見えるよ
うなディスプレイが実現される。

【０００５】このような回折格子パターンを作製する上
で、細かく複雑なパターンの描画ができ、高い偽造防止
効果が期待されることから、最近ではＥＢ描画装置を用
いて、直接的に、格子を描画する手法が多く採用されて
いる。

【０００６】また、並行して、偽造（模造）技術の進歩
に伴って、一層高い偽造防止効果に対する要求も強くな
っている。その要求への対応の一つとして、図２に示す
ような、白色光による通常の観察条件下では視覚されな
いが、レーザー光４で照明した時にのみ実像５が再生さ
れて視覚されるようなホログラム３（以後、「スーパー
・ホログラム」と称する）に係る提案が公知である。

【０００７】スーパー・ホログラムと同様な機能を、Ｅ
Ｂで描画した回折格子パターン（ＥＢグレーティング・
イメージ）に持たせて、パターンを一見しただけでは存
在を認められない隠しコードなどを、パターンに混在さ
せることが望まれている。

【０００８】しかし、現状のＥＢ描画装置では、白色光
による観察条件下では視覚されないが、レーザー光の照
射によって、特定のイメージが実像再生されるようなパ
ターンを形成することは、描画装置の情報量や解像力の
関係から難しかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するためになされたものであり、フーリエ変換型
のＣＧＨ（計算機ホログラム）の技術を応用して、回折
光の近辺に特定のイメージを再生することにより、更に
高い偽造防止効果の得られる回折格子パターン（ＥＢグ
レーティング・イメージ）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】本発明による回折格子パ
ターンは、回折格子からなる１００μｍ以下のサイズの
セルが集まって構成されるパターンであって、各セルを
構成する回折格子の方向および格子間隔が等しく、各セ
ルのサイズは、特定イメージのフーリエ変換パターンに
対して、その強度分布に比例する面積となっており、各
セルを構成する回折格子が、上記のフーリエ変換パター
ンにおける位相に対して、位相πに対して格子間隔の１
／２となる大きさで、比例してずれていることを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明を詳
細に説明する。本発明の回折格子パターンは、例えば、
以下のようにして作製される。まず、図３に示すよう
に、表現したいパターン（文字「ＴＯＰ」）を、細かい
セルの集合体に変換する。

【００１２】これらのセルの上にランダムな位相をかけ
てやり、計算機によりフーリエ変換を行なうと、フーリ
エ変換パターンが、碁盤の目上に強度と位相の分布とし
て求められる。

【００１３】ホログラムで、特定距離に特定パターンを
再生させるためには、ホログラムによって位相分布と強
度分布とを再現させれば良い。この位相分布と強度分布
とは、計算によって求められ、十分に離れた位置では、
あるパターンに対する位相分布と強度分布は、そのパタ
ーンの数学的なフーリエ変換とほぼ等しくなる。フーリ
エ変換は、計算機では、ＦＦＴなどの手法で簡単に計算
できる。

【００１４】スーパー・ホログラムでは、レーザー光を
照射する面積が小さいので、再生像の再生される位置と
ホログラムの間の距離は、レーザー光の当たる面積に比
べて十分に離れていると考えられる。このため、表現し
たいパターンのフーリエ変換によって求められた位相分
布と強度分布を再現できれば、スーパー・ホログラムと
して用いることができる。

【００１５】次に、このフーリエ変換パターンの各目に
対応させて、回折格子パターンのセルデータを作成す
る。この際に、各セルの回折格子の面積を、例えば図４
に示すように変化させて、フーリエ変換パターンの強度
分布に比例させる。

【００１６】その後、図５に示すように、各セルの回折
格子が同じ方向・同じ格子間隔となり、その山（谷）の
位置を、フーリエ変換パターンの位相に比例する大きさ
だけずらす。この時にπの位相が格子間隔の１／２とな
るようにする。

【００１７】このようにして作製した回折格子パターン
のセルデータを、ＥＢ描画装置などで描画することによ
って、本発明の回折格子パターンが得られる。

【００１８】以上のようにして作製された回折格子パタ
ーンに平行なレーザー光を入射すると、各セルの回折格
子の面積がフーリエ変換パターンの強度分布に比例して
いるため、１次回折光の強度分布はフーリエ変換パター
ンの強度分布と同じになる。

【００１９】一方、回折格子の格子間隔は全てのセルで
同じであり、その山（谷）の位置がフーリエ変換パター
ンの位相と比例し、格子間隔の１／２がπの位相に相当
する大きさ分だけずれている。

【００２０】図６に示すように、入射光６が回折格子に
θc の角度で入射し、回折光がθiの角度で出射する場
合に、隣り合うセル間で山の位置が距離Ｄずれている
と、光の経路が（sin θc −sin θi ）×Ｄだけ長くな
るので、光の波長λに対しては、位相が（sin θc −si
n θi ）×Ｄ÷λだけずれることになり、山の位置のず
れＤと回折光の位相の違いとが比例する。

【００２１】ところで、一つの回折格子内で隣り合った
山の間では位相が２πだけずれており、その間隔Λは格
子間隔となるので（sin θc −sin θi ）×Λ÷λ＝２
πとなり、ＤがΛ／２ずれた時に位相がπずれることに
なる。

【００２２】このため、この回折格子パターンの各セル
からの１次回折光は、フーリエ変換パターンの各位置に
等しい位相となる。

【００２３】このため、各セルを構成している回折格子
の１次回折光とほぼ同じ方向に、入力画像のフーリエ変
換パターンの強度と位相に対応した光が再生されること
になるので、フーリエ変換面で入力画像が実像再生され
ることになる。

【００２４】このような回折格子パターンで、入力像が
再生されるのは、厳密にはフーリエ変換面となる無限遠
点であるが、再生に用いるビームで照明する場合などの
ように、レーザー光の照明する面積が小さい場合には、
針穴写真機と同じ原理で有限な距離でも実像を再生する
ことが可能である。

【００２５】ただ、この際に回折格子パターンを構成す
るセルの大きさが大きいと、レーザーで照明されている
範囲内に存在するセルの数が少なくなるため再生像の画
質が著しく劣化する事になる。

【００２６】そこで、セルの大きさはある程度以下に小
さくなるように設定する必要がある。通常のレーザービ
ーム径は２ｍｍφ程度なので、その中に100 程度以上の
セルが入るように、セルの大きさは100 μｍ以下にして
おくのが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＥＢ
描画装置などを用いて作製される回折格子セルの集合体
により構成される回折格子パターンに、スーパー・ホロ
グラムのように、白色光による通常の観察条件下では視
覚されないが、レーザー光で照明した時にのみ実像が再
生されて視覚されるようなホログラムの機能を持たせる
ことができ、パターンを一見しただけでは存在を認めら
れない隠しコードなどを、パターンに混在させることが
でき、一層高い偽造防止効果が得られることになる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の回折格子パターンの一例を示す説明図。

【図２】スーパーホログラムの再生状態を示す説明図。

【図３】本発明の回折格子パターンを作製する際の、隠
しコードとなる原画像の一例を示す説明図。

【図４】本発明による回折格子パターンの一例を示す説
明図。

【図５】本発明の回折格子パターンを構成する、隣り合
う回折格子セル間の格子位置のずれの一例を示す概要
図。

【図６】隣り合う回折格子セル間での格子位置のずれに
基づいて、回折光の位相のずれについての原理を示す説
明図。

【符号の説明】

１，２…回折格子セル ３…（スーパー）ホログラム ４…レーザー光 ５…実像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回折格子からなる１００μｍ以下のサイズ
   のセルが集まって構成されるパターンであって、 各セルを構成する回折格子の方向および格子間隔が等し
   く、 各セルのサイズは、特定イメージのフーリエ変換パター
   ンに対して、その強度分布に比例する面積となってお
   り、 各セルを構成する回折格子が、上記のフーリエ変換パタ
   ーンにおける位相に対して、位相πに対して格子間隔の
   １／２となる大きさで、比例してずれていることを特徴
   とする回折格子パターン。