JP2007334074A

JP2007334074A - 光回折構造

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Publication number: JP2007334074A
Application number: JP2006166870A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Suzuki; 慎一郎鈴木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: JP4848852B2

Abstract

【課題】なだらかな階調が得られる光回折構造を提供することを目的とする。
【解決手段】格子ピッチが連続的（実際には、同一の格子ピッチのセルが所定数埋め込まれた領域の連続であるために、厳密的には階段状になっているのであるが、以下の説明では「連続」的と表現する。）に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、回折格子による集合の少なくとも一部に、格子ピッチが部分的に連続でない部分が加えられた光回折構造を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光回折格構造に関し、詳しくは、なだらかな階調が得られる光回折構造に関する。

ホログラムや回折格子などは、特殊な装飾像や立体像を表現できることから、意匠性を高めた印刷物等に利用されている。また、製造のために高度な技術を要することから、偽造防止手段として利用されている。
意匠性を高めるために使用される分野としては、高額な商品の包装材，パンフレット，ＰＯＰ，書籍の表紙等で、偽造防止手段として使用される分野としては、例えば、クレジットカード，ＩＤカード等のカード類や、商品券，小切手，手形，株券，入場券等の金券類，各種証明書等である。
また、これら、ホログラムや回折格子などを対象物に貼付する方法として、熱転写によって貼付する方法や、ラベルにして貼付する方法がある。
熱転写による方法は、長期間使用され、平坦な貼付面を有する前述のカード類，金券類に多く利用され、ラベルによる方法は、貼付される対象物が平坦な面を持たない場合等に利用される。

前述の意匠性を高めるために使用される回折格子として、「回折格子パターンを有するディスプレイ」が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に紹介されている技術は、平面状の基板の表面に、微小な回折格子（グレーティング）からなるセルを複数個配設することにより形成されるディスプレイにおいて、ディスプレイ本体を作製するための第一の元データに基づいて、各回折格子セルを構成する回折格子の線幅と格子間隔との比を適切に変化させることにより再生時の各回折格子のセルの回折光強度を抑制するものであるとしている。

特開平７−８４１１０号公報

特許文献１に開示されている技術は、電子線露光装置等の二値デバイスを用いても階調表現が簡便に実現でき、また、複製工程においても成形性がよく、より簡便な複製を行うことが可能な回折格子パターンを有するディスプレイを提供することが目的であるとしており、階調をなだらかに表現する光回折構造を提供するものではない。
そこで本発明は、前記課題を解決する手段として、なだらかな階調が得られる光回折構造を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明の光回折構造の第一の態様は、格子ピッチが連続的（実際には、同一の格子ピッチのセルが所定数埋め込まれた領域の連続であるために、厳密的には階段状になっているのであるが、以下の説明では「連続」的と表現する。）に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、回折格子による集合の少なくとも一部に、格子ピッチが部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とするものである。

また、第二の態様は、格子角度が連続的に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、回折格子による集合の少なくとも一部に、格子角度が部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とするものである。

また、第三の態様は、格子密度が連続的に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、回折格子による集合の少なくとも一部に、格子密度が部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とするものである。

また、第四の態様は、第一から第三の態様の光回折構造が、二つ以上の組み合わせで形成されたことを特徴とするものである。

また、第五の態様は、第一から第四、何れか態様の光回折構造において、部分的に連続でない部分は、誤差拡散法に基づいて形成されたことを特徴とするものである。

本発明の光回折構造によって、格子角度，格子ピッチ，格子密度を連続的に変化させた場合と異なり、光が流れるような階調が得られ、従来のような階段状の境界が生じてしまうという不自然さが観察されにくくなる。
その結果、意匠性が高まり、また、解析が困難となる結果、複製が困難となり偽造防止手段としての分野にも利用可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の光回折構造について説明する。
図１は、本発明の光回折構造の一例について説明するための図，図２は、従来の光回折構造の一例について説明するための図，図３は、本発明の光回折構造の一例について説明するための図，図４は、本発明の光回折構造の他の一例について説明するための図，図５は、本発明の光回折構造の他の一例について説明するための図，である。

ホログラムには、物体光と参照光との光の干渉による干渉縞で表現された三次元画像のレリーフホログラムや、二次元画像による回折格子が多く使用される。
意匠性を高める手段として、また、偽造防止手段として、白色光再生ホログラムであるレインボーホログラム，カラーホログラム，さらに、これらのホログラムに文字，図形，記号等を結合させて作製される合成ホログラム等が多く使用される。

ホログラムの使用形態として、基材上に転写された状態で使用される場合と、基材上に形成された状態でラベル化して使用される場合に大別される。
ホログラムを転写された状態で使用する場合は、耐熱性を有する基材フィルム上に剥離層を形成し、その上に、例えば、熱硬化性の樹脂層を形成し、熱硬化性の樹脂層に凹凸構造を形成し、反射層を形成し、その上に感熱接着剤層を形成して転写用フィルムと成し、熱せられた金属の型等によって、接着剤層を含めた極めて薄いホログラム層を紙などの印刷物上に転写して使用する。
ホログラムをラベル状態で使用する場合は、基材フィルム上に熱硬化性の樹脂層を形成し、熱硬化性の樹脂層に凹凸構造を形成し、凹凸構造の上に反射層を形成し、その上に粘着剤層を形成し、粘着剤面を剥離紙で被覆して、基材フィルムを剥離紙と一緒に所定の大きさに打ち抜いてラベルとし、剥離紙を剥がして対象物に貼付して使用する。

ホログラムの反射層は、前述のホログラム形成層の凹凸面に反射性を与えるために設けられる。
反射層には、不透明な反射層と、透明性を有する反射層とがあるが、意匠効果を高める手段として使用する場合は、アルミニウムや、ニッケルなどの金属による不透明な反射層を形成する。
反射層を形成する方法としては、真空蒸着法，スパッタリング法，イオンブレーティング法等があり、目的によって使い分ける。
また、剥離層，熱硬化性樹脂層，接着剤層，粘着剤層等の形成手段として、グラビアコート，ダイコート，ナイフコート，ロールコート等の一般的なコーティング方法、および、シルクスクリーン等の印刷方法の中から選択して使用する。

図１を参照して、本発明の光回折構造の一例について説明する。
図に示すように、光回折構造１は、回折格子で描写された図柄１１と、長方形の背景１２で構成されている。
回折格子で描写された図柄１１は、ワイングラスとワイングラスに注がれたワインで構成されている。
前記ワインの部分は、グラスに沿って右側になるほど暗く描写されており、回折格子による滑らか階調表現部分となっている。

図２を参照して、従来の光回折構造の一例について説明する。
図２のａ図は、図１の回折格子による図柄の一部１１１を従来の描写手段で表現したものである。ａ図は、左側から３つの段階で明るさを変化させている。そして、明るさを変化させるための手法として、回折格子の格子密度，格子ピッチを固定して、格子角度を変化させる手法が用いられている。
ａ図では、回折格子による図柄の一部１１１を３つの領域に分割し、左側から「格子角度１０°」の領域，「格子角度２０°」の領域，「格子角度３０°」の領域としている。
それぞれの領域には、図柄構成要素１１１１が、ａ２図に示す格子角度「α」に変化をもたせて、各領域に同数嵌め込まれて構成されている。
その結果、格子角度「α」が１０°の領域と格子角度「α」が２０°の領域の境界，格子角度「α」が２０°の領域と格子角度「α」が３０°の領域の境界には、濃度の違いによる不連続状態が発生する。

図３を参照して、本発明の光回折構造の一例について説明する。
図３のｂ図は、図２で説明したと同様、回折格子による図柄を格子角度の違いによって表現し、図柄構成要素の一部に、いずれにも含まれない格子角度の図柄構成要素を嵌め込んで、置き換えている。
ここで、「いずれにも含まれない格子角度」の一つは、ｂ図に示す格子角度１０°と格子角度２０°の中間の、格子角度１５°の図柄構成要素１１１１ｂ（ｂ２図参照）で、他の一つは、ｂ図に示す格子角度２０°と格子角度３０°の中間の、格子角度２５°の図柄構成要素１１１２ｂ（ｂ３図参照）である。
ｂ図で、横方向に分割された「領域」の数が増えて、例えば、格子角度４０°，格子角度５０°の領域が形成されている場合は、前術の方法で格子角度３５°，格子角度４５°の図柄構成要素を加えて適宜散らして嵌め込んでゆく。
このような方法は、誤差拡散法といって一般的に用いられる手法である。

ここで、誤差拡散法について説明する。
印刷機やプリンタによって画像の濃淡を表現する場合、画像を分解して網点と呼ばれる小さな点によって表現する。
網点そのものに濃淡をつけることは難しいため、網点の間隔を一定にして網点の大きさを変えるたり、網点の大きさを一定にして密度（間隔）を変えて画像の濃淡を表現する。これを、ディザ法と呼んでいる。
ディザ法とは、言い換えれば、中間色の濃淡を、乱数的に発生させたドット模様で表現する手法のことである。ディザ法は、色数の不足を補って、色の階調を滑らかに表現する面積階調法の一つである。
ディザ処理法にはいくつかあるが、最も一般的なものは誤差拡散法である。
誤差拡散法は画像をなめらかに表現する手法のひとつで、誤差拡散法では、デジタル画像を構成する画素（ピクセル）を、色同士の中間色（階調）に均等化することでなめらかさを調整する。

図４を参照して、本発明の光回折構造の他の一例について説明する。
図４のｃ図は、図２で説明した回折格子による図柄を格子密度の違いによって表現し、図柄構成要素の一部に、いずれにも含まれない格子密度の図柄構成要素を嵌め込んで、置き換えたものである。
ここで、「いずれにも含まれない格子密度」の一つは、ｃ図に示す格子密度６０％と格子密度８０％の中間の、格子密度７０％の図柄構成要素１１１１ｃ（ｃ２図参照）で、他の一つは、ｃ図に示す、格子密度８０％と格子密度１００％の中間の、格子密度９０％の図柄構成要素１１１２ｃ（ｃ３図参照）である。
ｃ図で横方向に分割された「領域」の数が増えて、例えば、格子密度２０％，格子密度４０％の領域が形成されている場合は、前術の方法で格子密度３０％，格子密度５０％の図柄構成要素を加えて適宜散らして嵌め込んでゆく。

図５を参照して、本発明の光回折構造の他の一例について説明する。
図５のｄ図は、図２で説明した回折格子による図柄を格子ピッチの違いによって表現し、図柄構成要素の一部に、いずれにも含まれない格子ピッチの図柄構成要素を嵌め込んで、置き換えたものである。
ここで、「いずれにも含まれない格子ピッチ」の一つは、ｄ図の格子ピッチ０．６μｍと格子ピッチ１．０μｍの中間の、格子ピッチ０．８μｍの図柄構成要素１１１１ｄ（ｄ２図参照）で、他の一つは、ｄ図の格子ピッチ１．０μｍと格子ピッチ１．４μｍの中間の、格子ピッチ１．２μｍの図柄構成要素１１１２ｄ（ｄ３図参照）である。
ｃ図で横方向に分割された「領域」の数が増えて、例えば、格子ピッチ２０％，格子ピッチ４０％の領域が形成されている場合は、前術の方法で格子ピッチ３０％，格子ピッチ５０％の図柄構成要素を加えて適宜散らして嵌め込んでゆく。

図示しないが、例えば、図５のｄ図に示す格子ピッチ０．６μｍ，格子ピッチ１．０μｍ，格子ピッチ１．４μｍの「領域」の中の格子ピッチ１．０μｍの領域を、濃淡が近似な格子密度８０％の「領域」や、格子角度２０°の「領域」に置き換えることができる。
そして、前記「領域」に前述の格子ピッチの図柄構成要素１１１１ｄや、図柄構成要素１１１２ｄを嵌め込んで使用することができる。
また、例えば、図４のｃ図に示す格子密度６０％，格子密度８０％，格子密度１００％の「領域」の格子密度６０％の領域を、濃淡が近似な格子角度１０°の「領域」や、格子ピッチ０．６μｍの「領域」に置き換えることができる。
そして、前記「領域」に前述の格子密度の図柄構成要素１１１１ｃや、図柄構成要素１１１２ｃを嵌め込んで使用することができる。

以上説明してきたように、光回折構造を構成する回折格子による図柄に階調を付与するために、図柄が有する濃淡の範囲内で任意の濃淡を乱数的に発生させ、全体の階調の中に散りばめることによって階調を滑らかに表現することが可能となる。

特殊印刷物分野として、高額な商品の包装材，パンフレット，ＰＯＰ，書籍の表紙等に貼付して使用する。
また、偽造防止分野として、例えば、クレジットカード，ＩＤカード等のカード類や商品券，小切手，手形，株券，入場券等の金券類，各種証明書等に貼付して使用する。

本発明の光回折構造の一例について説明するための図である。従来の光回折構造の一例について説明するための図である。本発明の光回折構造の一例について説明するための図である。本発明の光回折構造の他の一例について説明するための図である。本発明の光回折構造の他の一例について説明するための図である。

符号の説明

１光回折構造
１１図柄
１２背景
１１１，１１１ｂ格子角度の違いによって濃淡を表現した図柄の一部
１１１ｃ格子密度の違いによって濃淡を表現した図柄の一部
１１１ｄ格子ピッチの違いによって濃淡を表現した図柄の一部
１１１１，１１１１ｂ，１１１１ｃ，１１１１ｄ淡い領域の図柄構成要素
１１１２，１１１２ｂ，１１１２ｃ，１１１２ｄ濃い領域の図柄構成要素

Claims

格子ピッチが連続的に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、
回折格子による集合の少なくとも一部に、格子ピッチが部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とする光回折構造。
格子角度が連続的に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、
回折格子による集合の少なくとも一部に、格子角度が部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とする光回折構造。
格子密度が連続的に変化する回折格子の集合により形成された光回折構造において、
回折格子による集合の少なくとも一部に、格子密度が部分的に連続でない部分が加えられたことを特徴とする光回折構造。
請求項１〜３に記載の光回折構造が、二つ以上の組み合わせで形成されたことを特徴とする光回折構造。
請求項１〜４何れかに記載の光回折構造において、
部分的に連続でない部分は、誤差拡散法に基づいて形成されたことを特徴とする光回折構造。