JP2014071233A - Image display body and information medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、肉眼での真偽判定が容易であるセキュリティ性の高い偽造防止機能を備えた画像表示体及び情報媒体に関する。 The present invention relates to an image display body and an information medium having a highly secure anti-counterfeit function that is easy to determine with the naked eye.
一般に、商品券や小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びIDカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。 In general, securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards, cash cards and ID cards, and certificates such as passports and licenses must be printed with ordinary printed materials to prevent counterfeiting. The display body which has a different visual effect is affixed. In recent years, the distribution of counterfeit goods has become a social problem for articles other than these. Therefore, the opportunity to apply the same forgery prevention technology to such articles is increasing.
通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している表示体としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ表示体が知られている。この表示体には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ表示体は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。 As a display body having a visual effect different from that of a normal printed material, a display body including a diffraction grating in which a plurality of grooves are arranged is known. For example, the display body can display an image that changes according to the observation condition, or can display a stereoscopic image. Further, the spectral color shining in rainbow colors expressed by the diffraction grating cannot be expressed by a normal printing technique. Therefore, a display body including a diffraction grating is widely used for articles that require anti-counterfeiting measures.
例えば、特許文献1には、溝の長さ方向又は格子定数(即ち溝のピッチ)が異なる複数の回折格子を配置して絵柄を表示することが記載されている。回折格子に対する観察者又は光源の相対的な位置が変化すると、観察者の眼に到達する回折光の波長が変化する。従って、上記の構成を採用すると、虹色に変化する画像を表現することができる。
回折格子を利用した表示体では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。レリーフ型回折格子は、通常、フォトリソグラフィを利用して製造した原版から複製することにより得られる。
For example, Patent Document 1 describes that a pattern is displayed by arranging a plurality of diffraction gratings having different groove length directions or lattice constants (that is, groove pitches). When the relative position of the observer or the light source with respect to the diffraction grating changes, the wavelength of the diffracted light reaching the observer's eyes changes. Therefore, when the above configuration is adopted, an image that changes to a rainbow color can be expressed.
In a display body using a diffraction grating, a relief type diffraction grating formed with a plurality of grooves is generally used. The relief type diffraction grating is usually obtained by duplicating from an original plate manufactured using photolithography.
上記特許文献1には、レリーフ型回折格子の原版の作製方法として、一方の主面に感光性レジストを塗布した平板状の基板をXYステージ上に載置し、コンピュータ制御のもとでステージを異動させながら感光性レジストに電子ビームを照射することにより、感光性レジストをパターン露光する方法が記載されている。また、回折格子の原版は、二光束干渉を利用して形成することもできる。 In the above-mentioned Patent Document 1, as a method for producing an original plate of a relief type diffraction grating, a flat substrate coated with a photosensitive resist on one main surface is placed on an XY stage, and the stage is controlled under computer control. A method for pattern exposure of a photosensitive resist by irradiating the photosensitive resist with an electron beam while moving is described. In addition, the master of the diffraction grating can be formed using two-beam interference.
レリーフ型回折格子の製造では、通常、まず、このような方法により原版を形成し、そこから電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製する。次いで、この金属製スタンパを母型として用いて、レリーフ型の回折格子を複製する。即ち、まず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート(PC)からなるフィルム又はシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層に熱又は光を与える。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離することにより、レリーフ型回折格子の複製物を得る。 In the manufacture of a relief type diffraction grating, usually, an original plate is first formed by such a method, and a metal stamper is prepared therefrom by a method such as electroforming. Next, using this metal stamper as a matrix, a relief type diffraction grating is duplicated. That is, first, for example, a thermoplastic resin or a photocurable resin is applied on a thin transparent substrate in the form of a film or sheet made of polyethylene terephthalate (PET) or polycarbonate (PC). Next, a metal stamper is brought into close contact with the coating film, and heat or light is applied to the resin layer in this state. After the resin is cured, the metal stamper is peeled from the cured resin to obtain a replica of the relief type diffraction grating.
一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
その後、このようにして得られた表示体を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体を得る。
Generally, this relief type diffraction grating is transparent. Therefore, usually, a reflective layer is formed on a resin layer provided with a relief structure by depositing a metal such as aluminum or a dielectric in a single layer or multiple layers by vapor deposition.
Then, the display body obtained in this way is affixed on the base material which consists of paper or a plastic film through an adhesive layer or an adhesion layer, for example. As described above, a display body with anti-counterfeit measures is obtained.
レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難である。また、金属製スタンパから樹脂層へのレリーフ構造の転写は、高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造には高い技術が要求される。
しかしながら、偽造防止対策が必要な物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ表示体が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、表示体自体の偽造の発生が増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした表示体を用いて充分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきている。
An original plate used for manufacturing a display including a relief type diffraction grating is difficult to manufacture. Further, the transfer of the relief structure from the metal stamper to the resin layer must be performed with high accuracy. That is, high technology is required for manufacturing a display body including a relief type diffraction grating.
However, as a result of the use of display bodies including relief-type diffraction gratings in many articles that require anti-counterfeiting measures, this technology has been widely recognized, and as a result, the occurrence of counterfeiting of the display bodies themselves has increased. Tend to. For this reason, it has become difficult to achieve a sufficient anti-counterfeiting effect using a display body that is characterized only by exhibiting iridescent light by diffracted light.
特許文献2は、公知のレンズ構造が有する視覚効果を実現する層構造に関する。また、特許文献3には、支持体の表面に対してあたかも手前側へ湾曲したり陥没したりしているように見える視覚効果を有する光学可変素子に関する。
特許文献2及び特許文献3は何れも、一般的なレリーフ型回折格子とは異なる視覚効果によって差別化しており、より高い偽造防止効果を期待できる。
Patent Document 2 relates to a layer structure that realizes a visual effect of a known lens structure. Patent Document 3 relates to an optical variable element having a visual effect that appears to be bent or depressed toward the front side of the surface of a support.
Both Patent Document 2 and Patent Document 3 are differentiated by a visual effect different from a general relief type diffraction grating, and a higher forgery prevention effect can be expected.
前記したように、特許文献2及び特許文献3に記載の層構造や光学可変素子は、従来の回折格子パターンの視覚効果とは差別化出来ている。しかしながら、回折格子と比較すると、その構造パターンは複雑なものとなり、任意の絵柄を表現するためには、都度、構造パターン設計、構造パターン作製をする必要があり、その作業は非常に煩雑なものとなる。 As described above, the layer structures and optical variable elements described in Patent Document 2 and Patent Document 3 can be differentiated from the visual effect of the conventional diffraction grating pattern. However, compared with a diffraction grating, the structure pattern is complicated, and in order to express an arbitrary picture, it is necessary to design and prepare the structure pattern every time, and the work is very complicated. It becomes.
また、絵柄が高精細であるほど構造パターンもより複雑となるため、構造パターン設計データのデータ量はより大きくなってしまう。ゆえに、表現する絵柄がより高精細であるほど、データのハンドリングがより困難となってくる。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、従来の回折格子とは異なる特徴的な視覚効果、及びより高い意匠性を併せ持つ画像表示体及び情報媒体を提供することを目的とする。
In addition, since the structure pattern becomes more complicated as the design becomes higher definition, the data amount of the structure pattern design data becomes larger. Therefore, the higher the definition of the pattern to be expressed, the more difficult it is to handle data.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an image display body and an information medium having both a characteristic visual effect different from that of a conventional diffraction grating and higher designability.
本発明の一態様は、光透過層の少なくとも一方の面上に複数の構造領域を配置することにより画像を表示する画像表示体であって、前記画像は、立体原画像又は平面原画像に基づく画像であり、前記複数の構造領域は、マトリクス状に配置されており、前記各構造領域は、方向の揃った複数の直線状の凹部及び/又は凸部からなる凹凸構造を備えており、前記複数の構造領域の少なくとも一部は、光反射層を備えており、前記凹凸構造の前記凹部同士の間及び/又は前記凸部同士の間及び/又は前記凹部と前記凸部との間の距離、及び前記凹凸構造の深さ及び/又は高さ、及び前記凹凸構造の延在方向、及び前記構造領域の面積の少なくとも一つは、前記立体原画像又は前記平面原画像に基づきディザリングを用いて設定されたことを特徴とする画像表示体である。 One aspect of the present invention is an image display that displays an image by disposing a plurality of structural regions on at least one surface of a light transmission layer, and the image is based on a stereoscopic original image or a planar original image. The plurality of structural regions are arranged in a matrix, and each of the structural regions includes a concavo-convex structure including a plurality of linear concave portions and / or convex portions aligned in a direction, At least a part of the plurality of structural regions includes a light reflection layer, and the distance between the concave portions and / or the convex portions and / or the concave portion and the convex portion of the concave-convex structure. In addition, at least one of the depth and / or height of the concavo-convex structure, the extending direction of the concavo-convex structure, and the area of the structure region uses dithering based on the stereoscopic original image or the planar original image. With the feature set That is an image display body.
また、上記の画像表示体において、前記凹凸構造は、前記凹部及び/又は前記凸部の延在方向と直交する方向における断面形状が鋸歯状となるパターンからなることとしてもよい。
また、上記の画像表示体において、前記凹凸構造は、前記凹凸構造の深さ及び/又は高さが徐々に変化してなる階段パターンからなることとしてもよい。
また、上記の画像表示体において、前記凹凸構造は、ブレーズド格子であることとしてもよい。
In the above image display body, the concavo-convex structure may be a pattern in which a cross-sectional shape in a direction orthogonal to the extending direction of the concave portion and / or the convex portion is a sawtooth shape.
In the above image display body, the concavo-convex structure may be a staircase pattern in which the depth and / or height of the concavo-convex structure is gradually changed.
In the above image display body, the uneven structure may be a blazed grating.
また、上記の画像表示体において、前記凹凸構造の最深部の深さ及び/又は最高部の高さは、190nm以上1.5μm以下の範囲内であることとしてもよい。
また、上記の画像表示体において、前記構造領域の一辺の寸法は、87μm以下であることとしてもよい。
本発明の別の態様は、上述の画像表示体と、前記画像表示体を支持する物品とを具備したことを特徴とする情報媒体である。
In the above image display body, the depth of the deepest part and / or the height of the highest part of the concavo-convex structure may be in a range of 190 nm to 1.5 μm.
In the above image display body, the dimension of one side of the structural region may be 87 μm or less.
Another aspect of the present invention is an information medium comprising the above-described image display body and an article that supports the image display body.
本発明によれば、従来の回折格子とは大きく異なる視覚効果を有し、より意匠性の高い画像表示体及びその画像表示体を具備した情報媒体を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an image display body having a visual effect greatly different from that of a conventional diffraction grating and having a higher design property and an information medium including the image display body.
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の一態様に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
図2は、図1に示す画像表示体のA−A線に沿った断面図である。
この画像表示体10は、光透過層11と光反射層14とからなる。図1及び図2に示す例では、光透過層11の一方の面に複数の構造領域12a及び非構造領域13を備えている。そして、この複数の構造領域12aはマトリクス状に配置されている。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is a plan view schematically showing an image display body according to an aspect of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the image display body shown in FIG.
The
図1及び図2に示す例では、表示体10は3つの構造領域12a及び3つの構造領域12bを備えているが、構造領域は複数あればよく、6つに限らない。
また、図1及び図2に示す例では、光反射層14は構造領域12a及び12b及び非構造領域13の全体を被覆するように備えてあるが、光反射層14は構造領域の少なくとも一部を被覆するように備えて有ればよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、構造領域12aは凹部のみからなるが、実際には凸部のみからなってもよく、凹部と凸部の両方からなってもよい。また、これらの凹部や凸部は、例えば方向の揃った直線状に形成されている。換言すると、構造領域12aは、方向の揃った複数の直線状の凹部及び/又は凸部からなる凹凸構造を備えた領域である。
また、図1及び図2に示す例では、光透過層11自体に複数の凹部が形成してあるが、実際には平坦な光透過層11の一方の面上に積層した光透過性の層に凹部及び/又は凸部が備えてあってもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図1及び図2に示す例では、構造領域12a及び構造領域12bが市松模様状に配置されているが、実際には構造領域の配置は立体原画像又は平面原画像に基づきディザリングを用いて設定されている。換言すると、凹凸構造の凹部同士の間及び/又は凸部同士の間及び/又は凹部と凸部との間の距離、及び凹凸構造の深さ及び/又は高さ、及び凹凸構造の延在方向、及び構造領域12aの面積の少なくとも一つは、立体原画像又は平面原画像に基づきディザリングを用いて設定されるものである。
なお、立体原画像又は平面原画像及び、それに基づきディザリングを用いて設定した構造パターン、構造領域の配置方法については後述するため、ここでは構造領域の配置を簡略化した図1及び図2を用いて説明する。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
In addition, since the arrangement | positioning method of the structure pattern and structure area | region set using dithering based on it as a stereo original image or a plane original image is mentioned later, here, FIG.1 and FIG.2 which simplified arrangement | positioning of the structure area | region is used here. It explains using.
光透過層11の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、PET、ポリプロピレン等の光硬化性樹脂、又はアクリルニトリルスチレン共重合体樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。
上記した材料を、所望の凹凸構造を賦型して硬化させることにより、凹凸構造を成型することができる。
Examples of the material of the
By forming the desired concavo-convex structure and curing the above-described material, the concavo-convex structure can be molded.
なお、これらの樹脂の硬化物は何れも光透過性であり、屈折率は一般的に1.5程度である。
光反射層14の材料には、透明被膜もしくは、金属被膜等を用いることができる。光反射層14の材料が透明被膜である場合には、光透過層11と屈折率が異なる誘電体層、誘電体多層膜、もしくは高屈折率材料を使用することができる。透明被膜としては、例えば、屈折率が2.0以上であるZnS、TiO2、PbTiO2、ZrO、ZnTe、PbCrO4等が好ましい。これは、光透過層11との屈折率差が小さい場合、凹凸構造からの射出光の視覚効果が弱まってしまうためである。具体的には、光透過層11と透明被膜との屈折率差は、少なくとも0.5以上あるとよい。
All cured products of these resins are light transmissive and generally have a refractive index of about 1.5.
As the material of the
また、光反射層14の材料が金属被膜である場合には、クロム、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、銀、金、銅の中から選択される単体又はそれらの混合物、合金等を使用することができる。
図3は、凸レンズを概略的に示す平面図である。
図4は、図3に示す凸レンズのA−A線に沿う断面図である。
図5は、フレネルレンズを概略的に示す平面図である。
図6は、図5に示すフレネルレンズのA−A線に沿う断面図である。
In addition, when the material of the
FIG. 3 is a plan view schematically showing a convex lens.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of the convex lens shown in FIG.
FIG. 5 is a plan view schematically showing the Fresnel lens.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA of the Fresnel lens shown in FIG.
ここで、図5及び図6に示すフレネルレンズ22において、レンズの高さ(Z方向の大きさ)の変化には、X方向の位置に従うなだらかな変化と、レンズの高さが最大値から最小値、又は最小値から最大値への急激な変化の何れかとなる。図5に示すフレネルレンズ22では、レンズの高さがなだらかに変化する箇所については特に示しておらず、レンズの高さが急激に変化する箇所を実線として示している。
図4に示す凸レンズ21には、入射光23が入射しており、凸レンズ21からは入射光23に対応する反射光24が射出される。
Here, in the
また、図5に示すフレネルレンズ22にも同様に入射光23が入射しており、フレネルレンズ22からは入射光23に対応する反射光24が射出される。
なお、ここでは、図3から図6に示す凸レンズ21及びフレネルレンズ22の表面は鏡面として説明している。実際には凸レンズ及びフレネルレンズの表面は必ずしも鏡面である必要はなく、透過型レンズであってもよい。ここでは、説明を簡略化するために反射型レンズの例のみを図示及び説明するが、透過型レンズにおいても同様である。
Similarly,
Here, the surfaces of the
反射光24の射出角度は、入射面の法線方向及び入射角度で決定される。ここで、図3及び図4に示す凸レンズ21の曲率と、図5及び図6に示すフレネルレンズ22においてレンズの高さがなだらかに変化する箇所の曲率が同一であるとする。このとき、凸レンズ21、フレネルレンズ22それぞれに入射する入射光の入射角度が同一であるとすると、凸レンズ21、フレネルレンズ22それぞれから射出する反射光の射出角度は同一となる。
すなわち、レンズの曲率を同一とすることにより、フレネルレンズ22は凸レンズ21と同一のレンズとして機能することが出来る。
The exit angle of the reflected
That is, by making the lens curvature the same, the
ゆえに、観察者がフレネルレンズ22を観察した場合、レンズが有する拡大又は縮小投影する機能により、鏡面に投影された観察者及びその周辺が拡大又は縮小して観察できるか、又は、あたかも曲面が存在しているかのように観察することができる。
ここで、図4及び図6から明らかなように、フレネルレンズ22の場合、レンズの高さ(Z方向の大きさ)を、同一の機能を有する凸レンズ21よりも小さくすることが可能である。
Therefore, when an observer observes the
Here, as is apparent from FIGS. 4 and 6, in the case of the
つまり、フレネルレンズ22を用いれば、通常のレンズと概ね同一の機能を有しつつ、かつ、レンズ膜厚をより薄膜化することが出来る。図6に示すフレネルレンズ22は、図4に示す凸レンズ21に対して概ね4分の1の厚さとなっているが、領域の分割数を増加させることにより、より薄膜化することが可能である。
ここまで、図3から図6を用いてフレネルレンズ22について説明した。一方で、同様の手法で領域を分割することにより、レンズに限らず、様々な自由曲面を薄膜化させて表現することが可能である。つまり、様々な自由曲面を薄膜化した平面上に表現した画像表示体を作製することが可能である。
That is, if the
Up to this point, the
しかし一方で、様々な自由曲面を表現するためには、以下に示す問題点がある。
フレネルレンズ22を作製する方法として、例えば、切削が挙げられる。しかし、より薄膜化するためには、前記したように、領域の分割数をより増加させなければならない。そのため、非常に微細な画像を表現する場合には、電子ビームを用いて感光性材料上に凹凸を形成する方法がある。
電子線描画装置の露光方式としては、ポイントビーム方式、可変矩形方式、部分一括露光方式の3つに大きく分類できる。
However, in order to express various free-form surfaces, there are the following problems.
An example of a method for producing the
The exposure method of the electron beam drawing apparatus can be roughly classified into three types: a point beam method, a variable rectangular method, and a partial batch exposure method.
ポイントビーム方式は、電子銃から発せられる電子線を、偏向器及びXYステージ移動と同期させながら連続照射していく。該方式は、微細なパターンを描画可能である一方で、1ショットあたりの照射面積が小さいためにスループットが悪い。
ゆえに、ポイントビーム方式の主用途は研究開発であり、量産用途には適していない。量産用途の方式としては、可変矩形方式、又は部分一括露光方式と可変矩形方式の組み合わせが用いられる。
In the point beam method, an electron beam emitted from an electron gun is continuously irradiated in synchronization with movement of a deflector and an XY stage. While this method can draw a fine pattern, the throughput is poor because the irradiation area per shot is small.
Therefore, the main application of the point beam method is research and development and is not suitable for mass production. As a method for mass production, a variable rectangular method or a combination of a partial batch exposure method and a variable rectangular method is used.
図7は、複数の構造領域からなるフレネルレンズを概略的に示す平面図である。
図7に示すフレネルレンズ22は単一であり、XY平面で5×5に分割された構造領域12cがある。構造領域12cは、画像における画素に相当している。複数の画素の集合として画像が表現されるように、単一の該フレネルレンズ22は、複数の構造領域12cの集合からなっている。
FIG. 7 is a plan view schematically showing a Fresnel lens composed of a plurality of structural regions.
The
図7に示す構造領域12cは、同一の構造パターンを有する構造領域は無く、互いに異なる構造パターンを有している。そのため、構造領域毎に構造パターンを個別に設計する必要があり、その作業は非常に煩雑なものとなる。
例えば、同一の構造パターンを有する構造領域が規則的に配置することで特定の画像が表現されている場合、その画像のデータは高い圧縮率で圧縮可能である。一方で、図7に示すフレネルレンズ22の場合、同一の構造パターンを有する構造領域が無いため、そのデータを高圧縮率で圧縮するのは困難となる。
The
For example, when a specific image is expressed by regularly arranging structure regions having the same structure pattern, the image data can be compressed at a high compression rate. On the other hand, in the case of the
図8は、図7に示す構造領域の1つが有する構造パターンを概略的に示す平面図である。
なお、図8に示す構造領域12cは、図7にて最も左上に位置する構造領域に相当する。
前記したように、量産用途として用いられるEB(電子線描画装置)の露光方式は、一般的には可変矩形方式、又は部分一括露光方式と可変矩形方式の組み合わせである。ゆえに、図7において曲線で示されている構造パターンは何れも、図8に示すように、複数の微小な矩形の組み合わせで描かれている。
FIG. 8 is a plan view schematically showing a structural pattern of one of the structural regions shown in FIG.
The
As described above, the exposure method of an EB (electron beam drawing apparatus) used for mass production is generally a variable rectangular method or a combination of a partial batch exposure method and a variable rectangular method. Therefore, all the structural patterns indicated by the curves in FIG. 7 are drawn by a combination of a plurality of minute rectangles as shown in FIG.
曲線を複数の微小な矩形の組み合わせで表現するとなると、図8に示すようなジャギーの発生した図形となる。このとき、異なるサイズの矩形が複数組み合わされているため、描画時に都度アパーチャーを変更する必要があり、例え可変矩形方式を用いたとしても描画時間が非常に長時間となってしまう。また、異なるサイズの矩形の組み合わせ方法も非常に多く、部分一括露光方式を効率的に用いることも困難である。
また、異なるサイズの矩形が不規則に配置されているため、そのデータを高圧縮率で圧縮するのは困難である。
If the curve is expressed by a combination of a plurality of minute rectangles, a jaggy-generated figure as shown in FIG. 8 is obtained. At this time, since a plurality of rectangles having different sizes are combined, it is necessary to change the aperture every time the image is drawn. Even if the variable rectangle method is used, the drawing time becomes very long. In addition, there are many methods for combining rectangles of different sizes, and it is difficult to efficiently use the partial batch exposure method.
In addition, since rectangles of different sizes are irregularly arranged, it is difficult to compress the data at a high compression rate.
一方で、図1に示す構造領域12a及び12bは回折格子パターンである。回折格子の場合、元来の構造パターンが直線構造であるため、そのパターンを矩形に置き換えることでデータ量が極端に圧縮困難となることはない。
格子の方向がX軸又はY軸に平行な場合は言うまでもなく、それ以外の格子角度の場合でも、比較的限られた数の矩形パターンの組み合わせで置き換えることができ、かつ、その配置方法も比較的規則的となる。
つまり、図7に示すフレネルレンズ22の構造パターンを直接矩形パターンに置き換えた場合、そのデータ量は非常に膨大なものとなり、かつ、描画時間が長時間となることより、描画負荷は非常に大きくなる。
On the other hand, the
Needless to say, the direction of the grid is parallel to the X-axis or Y-axis, and even in the case of other grid angles, it can be replaced with a relatively limited number of rectangular pattern combinations, and the arrangement method is also compared. Become regular.
That is, when the structure pattern of the
一方で、単純な回折格子パターンの場合、データの圧縮が比較的容易であるためデータ量を抑えることが可能である。かつ、限られた数の矩形パターンで置き換えることが可能である。そのため、描画負荷は比較的軽い。
図9は、本発明の一態様に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
図9に示す例では、表示体10は25個の構造領域12dを備えている。
ところで、図9に備えてある25個の構造領域12dは、図7に示す構造領域12cをそれぞれ単純な回折格子パターンに置き換えたものである。
On the other hand, in the case of a simple diffraction grating pattern, the amount of data can be suppressed because data compression is relatively easy. In addition, it can be replaced with a limited number of rectangular patterns. Therefore, the drawing load is relatively light.
FIG. 9 is a plan view schematically showing an image display body according to an aspect of the present invention.
In the example shown in FIG. 9, the
Incidentally, the 25
図7に示す構造領域12cはそれぞれ、特定の方向に射出光を射出する構造となっている。ところで、回折格子の場合、格子の角度及びピッチで射出光の射出方向が定まる。図7に示す構造領域12cは何れも曲線の構造パターンであるため、回折格子のように射出光の射出方向は一意的に定まらず、入射光が構造領域内のどの範囲に入射するかによって射出方向は異なってくる。
ここでは、各構造領域12cから射出する射出光のうちの代表的な射出方向を定め、それに対応した回折格子を設定することで、図9に示す画像表示体10を構成している。
Each of the
Here, the
図7に示す構造領域12cは何れも、異なるサイズの矩形の組み合わせで構成されている。一方で、図9に示す構造領域12dは何れも、単一のサイズの矩形の組み合わせで構成できる。ゆえに、図7に示す構造領域12cと図9に示す構造領域12dを比較すると、前記した理由により、構造領域12dの方がデータ量をより小さく、描画時間をより短くすることが可能である。つまり、構造領域12cよりも構造領域12dの方が、描画負荷がより小さいといえる。
Each of the
図10及び図11は、本発明の一態様に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
図10に示す画像表示体10は、4種類の構造領域12e、12f、12g、12hを備えており、何れも回折格子パターンである。
構造領域12e、12f、12g、12hの順で格子のピッチがより細かくなっている。例えば、リニアフレネルレンズの構造パターンに対して、図9と同様に回折格子パターンへの置き換えを行った場合、図10に示す画像表示体10のような、ピッチが徐々に変化する配置となる。
10 and 11 are plan views schematically showing an image display body according to an aspect of the present invention.
The
The pitch of the lattice becomes finer in the order of the
図11に示す画像表示体10は、2種類の構造領域12e、12hを備えており、何れも図10に示す構造領域12e、12hと同一の構造パターンを備えているとする。
ここで、構造領域12e、12f、12g、12hが備える回折格子パターンのピッチをそれぞれ、500本/mm、1000本/mm、1500本/mm、2000本/mmとおく。
図10に示す画像表示体10は、XY平面上で4×6の構造領域、すなわち6行4列の構造領域を備えている。また、最も左の列から順に第1列、第2列、第3列、第4列と呼ぶとする。この呼び方は図11以降でも同様であるとする。
The
Here, the pitches of the diffraction grating patterns included in the
The
このとき、第1列、第2列、第3列、第4列が備える構造領域の空間周波数はそれぞれ、500本/mm、1000本/mm、1500本/mm、2000本/mmである。
図11に示す画像表示体10も同様に、4×6の構造領域を備えている。第1列、第2列、第3列、第4列はいずれも6つの構造領域からなり、それぞれの列が備える構造領域の空間周波数の平均値はそれぞれ、500本/mm、1000本/mm、1500本/mm、2000本/mmとなる。
At this time, the spatial frequencies of the structural regions included in the first row, the second row, the third row, and the fourth row are 500 lines / mm, 1000 lines / mm, 1500 lines / mm, and 2000 lines / mm, respectively.
Similarly, the
つまり、図10に示す画像表示体10と図11に示す画像表示体のそれぞれが備える構造領域の空間周波数を列単位で比較すると、類似していると言える。
図12及び図13は、本発明の一態様に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
ここで、構造領域12i、12j、12k、12lが備える回折格子の格子角度をそれぞれ、0°、22.5°、45°、67.5°とおく。
That is, it can be said that the spatial frequencies of the structural regions included in each of the
12 and 13 are plan views schematically showing an image display body according to an aspect of the present invention.
Here, the grating angles of the diffraction gratings included in the
図12に示す画像表示体10の第1列、第2列、第3列、第4列が備える構造領域の格子角度はそれぞれ、0°、22.5°、45°、67.5°である。
図13に示す画像表示体10において、それぞれの列が備える構造領域の格子角度の平均値はそれぞれ、0°、22.5°、45°、67.5°となる。
つまり、図12に示す画像表示体10と図13に示す画像表示体のそれぞれが備える構造領域の格子角度を列単位で比較すると、類似していると言える。
The grid angles of the structural regions included in the first row, the second row, the third row, and the fourth row of the
In the
That is, it can be said that the lattice angles of the structural regions provided in each of the
前記したように、図10と図11、また、図12と図13は何れも類似した視覚効果を有していると言える。ところで、図10及び図12に示す画像表示体10は何れも4種類の構造領域を備えている。一方で、図11及び図13に示す画像表示体10は何れも2種類の構造領域を備えている。
つまり、図11及び図13に示す画像表示体10が備える構造領域の種類は、図10及び図12に示す画像表示体10に備えてある構造領域の種類よりも少ないが、同等の視覚効果を有している。
As described above, it can be said that FIGS. 10 and 11 and FIGS. 12 and 13 have similar visual effects. Incidentally, each of the
That is, the type of the structural area provided in the
ところで、一般的に、画像表現においてディザリングを用いることにより、使用する色数以上の階調表現を擬似的に行うことが出来る。
前記したように、構造領域は画像における画素に相当している。
ゆえに、図11及び図13に示す画像表示体10が備える構造領域の配置は、図10及び図12に示す画像表示体が備える構造領域の配置に対してディザリングを施したものであると言える。ここで言うディザリングは、それぞれ、図11では空間周波数の値に対して行われており、図13では格子角度の値に対して行われている。なお、図11及び図13に示す画像表示体10は概略図であって、該画像表示体10が備える構造領域の配置方法は具体的なアルゴリズムに従って算出されたものではなく、説明を簡便とするために便宜上定めたものである。
By the way, generally, by using dithering in image expression, gradation expression exceeding the number of colors to be used can be simulated.
As described above, the structure area corresponds to a pixel in the image.
Therefore, it can be said that the arrangement of the structural areas included in the
前記したように、様々な自由曲面を表現するためには大きな課題がある。
一点目は、データ量が大きくなる点である。しかし、本実施形態によれば、描画時の矩形数を減らし、かつ高い圧縮率で圧縮可能なデータを作成できるため、データ量を著しく減らすことができる。
二点目は、描画時間が長くなる点である。しかし、本実施形態によれば、描画時の矩形数を減らし、かつ矩形サイズの種類を減らすことにより、描画時間を大きく短縮することが可能となる。
As described above, there are significant problems in expressing various free-form surfaces.
The first point is that the amount of data increases. However, according to the present embodiment, the number of rectangles at the time of drawing can be reduced and data that can be compressed with a high compression rate can be created, so that the amount of data can be significantly reduced.
The second point is that the drawing time becomes longer. However, according to the present embodiment, it is possible to greatly reduce the drawing time by reducing the number of rectangles at the time of drawing and reducing the types of rectangle sizes.
三点目は、構造領域の種類が多く、データ作成が煩雑な点である。しかし、本実施形態によれば、ディザリングを用いることで構造領域の種類を著しく減らすことが出来、データ作成が簡便となる。また、それは規則的な構造パターンの増加に繋がるため、すなわち、データ量の軽減、描画時間の短縮にも繋がる。
つまり、本実施形態によれば、画像の高精細さ、視覚効果を損なうことなく、構造パターン作製の負荷を大きく軽減することが可能となる。
The third point is that there are many types of structure areas, and data creation is complicated. However, according to the present embodiment, by using dithering, the types of structural regions can be remarkably reduced, and data creation is simplified. Moreover, it leads to an increase in the regular structure pattern, that is, it leads to a reduction in data amount and a drawing time.
That is, according to the present embodiment, it is possible to greatly reduce the load of manufacturing the structure pattern without impairing the high definition and visual effect of the image.
ここまで、回折格子を例に説明してきたが、本発明で実施可能な構造パターンは回折格子に限らない。
図14は、本発明の一態様に係る構造パターンを概略的に示す平面図である。
図14に示す構造パターン15は、Y軸に平行な直線状の凹凸構造がランダムな間隔で配置されている。該構造パターンは本発明の一態様として実施可能な構造パターンである。
So far, the diffraction grating has been described as an example. However, the structural pattern that can be implemented in the present invention is not limited to the diffraction grating.
FIG. 14 is a plan view schematically showing a structural pattern according to one aspect of the present invention.
In the structure pattern 15 shown in FIG. 14, linear concavo-convex structures parallel to the Y axis are arranged at random intervals. The structural pattern is a structural pattern that can be implemented as one embodiment of the present invention.
図15は、本発明の一態様に係る構造パターンを概略的に示す断面図である。
ここまで、本発明で実施可能な構造パターンとして、例えば図2に示すような、深さが2段階となる2値構造をベースとして説明してきた。しかし、本発明で実施可能な構造パターンは2値構造に限らない。
図15は、断面形状が鋸歯状となる構造パターン15bの断面図である。構造パターン15bも本発明で実施可能な構造パターンとして採用することができる。ここで、上述の「断面形状」とは、Y軸に平行な直線状の凹凸構造をX軸に沿って切断した場合の断面の形状を指す。
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a structural pattern according to an aspect of the present invention.
Up to this point, the structure pattern that can be implemented in the present invention has been described based on a binary structure having two levels of depth as shown in FIG. 2, for example. However, the structure pattern that can be implemented in the present invention is not limited to the binary structure.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a
鋸歯状の構造パターン15bの場合、虚像となる射出光を無くすことができるか、又は著しく弱くすることが可能となる。ゆえに、本実施形態によれば、断面形状が鋸歯状となる構造パターン15bを用いることによって、より高い意匠性を有する画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
なお、図15に示す構造パターン15bは、ブレーズド格子となっている。ブレーズド格子の場合、虚像となる射出光をより抑えることが可能となり、かつ、所望の射出光をより強くすることができる。ゆえに本実施形態によれば、構造パターン15bをブレーズド格子とすることによって、より高い意匠性を有する画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
In the case of the sawtooth-shaped
The
ところで、鋸歯状の構造パターン15bとしてブレーズド格子を例示して説明してきたが、鋸歯状の構造であればよくブレーズド格子に限定されない。例えば、図14に示す構造パターン15aのようなランダムな間隔を有するパターンが鋸歯状となったものでもよい。
図16は、本発明の一態様に係る構造パターンを概略的に示す断面図である。
図16に示す構造パターン15cは、構造の高さが徐々に変化する階段状のパターンである。該階段状のパターンを用いた場合でも、前記した鋸歯状の構造と同様に、虚像となる射出光を無くすことができるか、又は著しく弱くすることが可能となる。
By the way, although the blazed grating has been exemplified and described as the
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a structural pattern according to an aspect of the present invention.
A
ところで、図15に示す構造パターン15bは構造高さが連続的に変化する一方で、図16に示す構造パターン15cは、構造高さが量子化されている。
前記したように、量産用途として用いられるEB(電子線描画装置)の露光方式は、一般的には可変矩形方式、又は部分一括露光方式と可変矩形方式の組み合わせである。ゆえに、図16に示す構造パターン15cのような階段形状は、図15に示す鋸歯状のパターンよりも容易に作製可能である。
Meanwhile, the structural height of the
As described above, the exposure method of an EB (electron beam drawing apparatus) used for mass production is generally a variable rectangular method or a combination of a partial batch exposure method and a variable rectangular method. Therefore, the staircase shape such as the
ゆえに、本実施形態によれば、凹凸構造の深さ及び/又は高さが徐々に変化してなる階段パターンを用いることによって、より高い意匠性を有する画像表示体及び情報媒体を、より容易に提供することが可能となる。
一般的に、可視光線の波長域は、概ね380nmから750nmの範囲である。以降、可視光線の波長を「λ」で表記する。
Therefore, according to the present embodiment, an image display body and an information medium having higher design properties can be more easily obtained by using a staircase pattern in which the depth and / or height of the uneven structure is gradually changed. It becomes possible to provide.
Generally, the wavelength range of visible light is generally in the range of 380 nm to 750 nm. Hereinafter, the wavelength of visible light is expressed as “λ”.
ところで、本実施形態に係る画像表示体10の表示方法は、大きく分類して反射型、透過型の2種類に分けられる。
反射型の場合、光透過層11の面に対する凹凸構造の最深部の深さ又は最高部の高さがλ/2となる時に最も明るく観察することが出来る。一方で、透過型の場合、光透過層11の面に対する凹凸構造の最深部の深さ又は最高部の高さの光路長がλとなるときに最も明るく観察することが出来る。透過型で観察する場合、通常、樹脂で成型された凹凸構造と界面をなすのは空気層となる。一般的に樹脂の屈折率は約1.5であり、空気層の屈折率は約1.0である。ゆえに、透過型で観察する場合に光路長がλとなるときのその実際の距離は2λとなる。
ゆえに、本実施形態によれば、光透過層11の面に対する凹凸構造の最深部の深さ又は最高部の高さが190nm以上1.5μm以下の範囲内であることによって、より高い意匠性を有する画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
By the way, the display method of the
In the case of the reflection type, the brightest observation is possible when the depth of the deepest portion or the height of the highest portion of the concavo-convex structure with respect to the surface of the
Therefore, according to the present embodiment, the depth of the deepest part or the height of the highest part of the concavo-convex structure with respect to the surface of the
ところで、観察者が画像表示体10を眼から300mm離してある位置の状態で観察すると、一般的に、視力が1.0の人間の眼の分解能は1分であるため、眼の分解能の限界により、87μm以下の構造は分解できない。よって、構造領域の一辺の長さを87μm以下とすると構造領域同士を分解して観察できない。ゆえに、構造領域の一辺の長さを87μm以下とすることによって、より高い意匠性を有する画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
By the way, when the observer observes the
なお、本実施形態では、立体原画像に基づきディザリングを実施した場合について説明したが、これに限定されるものではない。ディザリングに用いる原画像は、上述の「立体原画像」に代えて、「平面原画像(平面的な原画像)」であっても構わない。本実施形態に係る画像表示体であれば、平面原画像に基づきディザリングを実施した場合であっても、立体原画像に基づきディザリングを実施した場合と同様の作用効果を奏することができる。 In the present embodiment, the case where dithering is performed based on a three-dimensional original image has been described, but the present invention is not limited to this. The original image used for dithering may be a “planar original image (planar original image)” instead of the “stereo original image” described above. With the image display according to the present embodiment, even when dithering is performed based on a planar original image, the same operational effects as when dithering is performed based on a stereoscopic original image can be achieved.
図17は、本発明の実施形態に係る情報媒体を概略的に示す平面図である。
この情報媒体200は、磁気カードであって、基材51を含んでいる。基材51には、印刷層52と帯状の磁気記録層53とが形成されている。更に、基材51には、画像表示体10が偽造防止用又は個人識別用ラベルとして貼り付けられている。
この情報媒体200は、画像表示体10を含んでいる。ゆえに、この情報媒体200の偽造又は模造は困難である。
FIG. 17 is a plan view schematically showing an information medium according to the embodiment of the present invention.
The
The
基材51の材質は、天然の紙及び合成紙などの紙でなくてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(熱可塑性PET)、ポリ塩化ビニル樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル樹脂及びポリスチレン樹脂などの合成樹脂、ガラス、陶器及び磁器などのセラミックス、又は、単体金属及び合金などの金属材料であってもよい。
The material of the
10…画像表示体
11…光透過層
12a、12b、12c、12d…構造領域
13…非構造領域
14…光反射層
15a、15b、15c…構造パターン
21…凸レンズ
22…フレネルレンズ
23…入射光
24…反射光
51…基材
52…印刷層
53…磁気記録層
200…情報媒体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記画像は、立体原画像又は平面原画像に基づく画像であり、
前記複数の構造領域は、マトリクス状に配置されており、
前記各構造領域は、方向の揃った複数の直線状の凹部及び/又は凸部からなる凹凸構造を備えており、
前記複数の構造領域の少なくとも一部は、光反射層を備えており、
前記凹凸構造の前記凹部同士の間及び/又は前記凸部同士の間及び/又は前記凹部と前記凸部との間の距離、及び前記凹凸構造の深さ及び/又は高さ、及び前記凹凸構造の延在方向、及び前記構造領域の面積の少なくとも一つは、前記立体原画像又は前記平面原画像に基づきディザリングを用いて設定されたことを特徴とする画像表示体。 An image display for displaying an image by disposing a plurality of structural regions on at least one surface of a light transmission layer,
The image is an image based on a stereoscopic original image or a planar original image,
The plurality of structural regions are arranged in a matrix.
Each of the structural regions includes a concavo-convex structure including a plurality of linear concave portions and / or convex portions aligned in a direction,
At least some of the plurality of structural regions include a light reflecting layer,
The distance between the concave portions and / or the convex portions and / or the distance between the concave portions and the convex portions of the concave / convex structure, and the depth and / or height of the concave / convex structure, and the concave / convex structure. At least one of the extending direction and the area of the structural region is set using dithering based on the stereoscopic original image or the planar original image.
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