JP3707278B2 - 回折格子パターン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイやセキュリティ（偽造防止）の用途に好適な回折格子パターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイやセキュリティ（偽造防止）の用途に好適な製品として、ホログラムや回折格子が周知である。
【０００３】
これらには大別して２種類あり、一方は「レリーフ型（格子が、表面の微細な凹凸からなる）」であり、他方は「体積型（厚さ方向で、屈折率や透過率が異なることで格子を構成する）」である。
【０００４】
レリーフ型は、熱可塑性樹脂などにエンボス成型することで作製されるため、安価に大量複製することが可能であるが、回折効率が低く（照明光の２０〜３０％程度しか再生しない）、表示画像が暗いという問題を有する。
【０００５】
体積型では、１００％に近い回折効率を持つが、感光性樹脂が最終製品となるため、コストが高いと共に耐環境性に劣るという問題を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、充分な光学機能（回折効率が高く、明るい表示）および耐環境性を奏する回折格子パターンを低コストで提供すると共に、従来のレリーフ型パターンにはない装飾効果とセキュリティ効果を持つパターンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題を解決するために為されたものであり、
請求項１の発明は、
回折格子の配置により表示画像を構成する回折格子パターンにおいて、
少なくとも一部分の回折格子が、左右対称でない断面形状のブレーズド格子もしくはバイナリー格子からなり、
特定の絵柄・文字を構成する回折格子が、格子方向および斜面の向きが一様なブレーズド格子もしくはバイナリー格子であることを特徴とする回折格子パターンである。
【０００８】
請求項２の発明は、
特定の絵柄・文字などを構成する回折格子と、その周辺および／または内部の回折格子とが、格子方向は同様であり、斜面の向きが逆向きであることを特徴とする請求項１記載の回折格子パターンである。
少なくとも一部分の回折格子が、セル状であることを特徴とする請求項１記載の回折格子パターンである。
【０００９】
請求項３の発明は、
少なくとも一部分のブレーズド格子もしくはバイナリー格子が、セル状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回折格子パターンである。
【００１２】
＜作用＞
少なくとも一部分の回折格子が、左右対称でない断面形状であることにより、その部分からの回折光が、その断面形状に応じた方向にのみ出射することになるため、正方向と負方向とで表示パターン（絵柄）を変化させることが出来、高い装飾性・偽造防止効果が実現できる。
【００１３】
本発明の回折格子は、正弦波状に近い断面形状の格子（図４参照）を持つレリーフ型ホログラムや矩形波状の断面形状（図５参照）のように、断面形状が左右対称な形状の回折格子とは異なる断面形状を有する。
【００１４】
ブレーズド型回折格子とは、図６に示すように、鋸刃状の断面形状を持つ回折格子であり、その斜面での入射光の反射もしくは屈折の角度が、回折角度と一致した場合、非常に高い回折効率が得られることが知られている。
【００１５】
バイナリー型回折格子とは、図７に示すように、階段状の断面形状を持つ回折格子であり、この回折格子も非常に高い回折効率を示すことが知られている。
図７に示すバイナリー型回折格子は４段階のレベルであるが、レベル数はそれに限定されるものではない。
【００１６】
正弦波や矩形波のように断面形状が左右対称な回折格子では、正方向と負方向の回折光の回折効率はほぼ一致するため、その差は殆ど目視で判断することができなかった。
しかしながら、ブレーズド型格子やバイナリー型格子のような断面形状が左右対称でない回折格子では、回折光の回折効率は正方向と負方向で大きく異なり、その差は目視や機械読み取りによって簡単に区別することができる。
図２・図３に、本発明と従来の回折格子パターンの、正方向と負方向（照明光を上から照明する場合と下から照明する場合）での回折光の見え方の違いを概念的に示す。本発明の回折格子パターン（図２）では著しく見え方が変化するのに対して、従来の回折格子パターン（図３）では見え方に変化なく同様である。
【００１７】
直線のみによって構成される回折格子では、従来の正弦波や矩形波の回折格子では、その方向による表示パターンの変化は、１８０度の範囲内でのみの変化でしか表現できなかった。
しかしながら、ブレーズド型格子やバイナリー型格子のような断面形状が左右対称でない回折格子では、３６０度の範囲に渡って格子方向による表示パターンの変化を認識することが可能となる。
【００１８】
つまり、従来のレリーフ格子では、０度と１８０度といったように、回折格子の方向の差が１８０度異なり、他の格子の条件が同じ場合、その違いを判断することができなかった。
しかしながら、断面形状が左右対称でない回折格子では、格子の方向が０度と１８０度との間で、回折光の強度が著しく変化するため、回折格子の違いを容易に認識することができる。
【００１９】
このように、断面形状が左右対称でない回折格子によれば、従来にない様々な作用効果を持たせることができるが、その回折格子を作製するために、多くのデータ量と複雑な製造工程が必要となる。
回折格子をセル構造とすることにより、その繰り返しによるパターンを採用することで、データ量の削減や製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す実施形態では、ＡおよびＢの２種類のブレーズド格子を用いる。
この２つの格子は、形状は同一で、方向が１８０度異なっており（鋸刃の斜面が上向きか下向きか）、この２種類の格子を組み合わせて基板表面に配置することによって、パターン（文字“Ｔ”）を表現している。
【００２１】
本実施形態では、パターンを構成する回折格子として、セル状のものを配置しているが、同一の格子からなる部分の全面を一様な回折格子として、境界を持たせないようにしても良い。
【００２２】
この回折格子パターンを、図２に示すように、上方や下方から照明光を照射すると、観察者はネガポジの反転した異なるパターン（文字“Ｔ”が明るく光って見えるか、またはその逆）を観察できる。
従来の回折格子パターンでは、回折光の正負で回折効率の差がないため、同一の照明条件では、パターンを上下に反転させて配置しても、視覚されるパターンの差異を確認できず、また、図３に示すように、照明方向の違いによる表示パターンの変化も確認することができない。
【００２３】
この様に、本発明の回折格子パターンでは、格子形状・方向に応じて、回折光の出射する方向に異方性を持つため、多彩な表現が可能となる。
従って、同一の表示絵柄であっても、パターンの差別化が可能であり、セキュリティー性の付与に貢献することになる。
【００２４】
本実施形態では、ブレーズド型格子について説明したが、バイナリー型格子や格子の断面形状が左右対称でない他の格子を用いても、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、同一の断面形状の回折格子の方向のみを変えることで、特異なパターン表示を実現させたが、それだけに限らず、格子の種類や方向を多彩に組み合わせることで、一層多彩でセキュリティー性の向上したパターンを提供できる。
【００２６】
このようなパターンは、原版を基に、メッキなどにより原版のレリーフ形状が再現されたスタンパ（複製用版）を得、前記スタンパにより熱可塑性樹脂にエンボス成型することで、回折格子パターンが安価に大量複製される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、充分な光学機能（回折効率が高く、明るい表示）および耐環境性を持ち、特異な装飾効果とセキュリティ効果を持つパターンが提供される。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回折格子パターンの一例を示す説明図。
【図２】本発明による回折格子パターンの光学特性を概念的に示す説明図。
【図３】従来の回折格子パターンの光学特性を概念的に示す説明図。
【図４】正弦波状に近いランダムな断面形状の格子を示す説明図。
【図５】矩形波状の断面形状の格子を示す説明図。
【図６】鋸刃状の断面形状を持つブレーズド型格子の説明図。
【図７】４段階のレベルのバイナリー型回折格子の説明図。

Claims (3)

1. 回折格子の配置により表示画像を構成する回折格子パターンにおいて、
   少なくとも一部分の回折格子が、左右対称でない断面形状のブレーズド格子もしくはバイナリー格子からなり、
   特定の絵柄・文字を構成する回折格子が、格子方向および斜面の向きが一様なブレーズド格子もしくはバイナリー格子であることを特徴とする回折格子パターン。
2. 特定の絵柄・文字などを構成する回折格子と、その周辺および／または内部の回折格子とが、格子方向は同様であり、斜面の向きが逆向きであることを特徴とする請求項１記載の回折格子パターン。
3. 少なくとも一部分のブレーズド格子もしくはバイナリー格子が、セル状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回折格子パターン。

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