JP5332441B2 - 回折格子記録媒体 - Google Patents
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Description
その「カラー画像」は、個々の画素の輝度・色調に対応した、占有面積・ピッチを有する回折格子群によって構成され、その回折像として前記「カラー画像」を再生し得る回折格子記録媒体であるが、その「所定情報」は、画素パターンの要素である格子ピッチ、格子角度、格子密度の少なくともいずれかを「カラー画像」の画素パターンと異ならせたものであり、該当部分を拡大観察すると、目視にて容易に、その「所定情報」(隠し情報)を読み出すことができるようにした回折格子記録媒体に関するものである。
近年、カラーコピー機による金券類の偽造事件が頻発している。
そのために、高額紙幣や商品券等の金券類は、デザインの一部にカラーコピー機のセンサーでは読み取ることができない小さな網点や細線を、同じ反射濃度でデザインされた絵柄の中に組み込んでいる。その結果、これらの高額紙幣や商品券をカラーコピー機によって複写しようとすると、コピー機のスキャナーが小さな網点や細線を読み落とし、その部分が白く抜けることでコピー品であると判別している。
この要望に応えるため、回折格子が形成された画素を平面的に配置することにより、多数の画素から構成される「カラー画像」を記録する方法が提案されている。(公知文献1:特開平8−021909)この方法において、記録媒体上には、元の「カラー画像」の個々の画素に対応して多数の画素領域が定義され、この画素領域内に、所定の回折格子が形成された画素パターンが割り付けられる。「カラー画像」を構成する各画素は、各色成分ごとに画素値をもっていて、各画素のもつ色成分は、回折格子のピッチにより表現される。
また、この隠し情報を読み出す際には、高倍率・高精度な顕微鏡を準備する必要があり
手間がかかるという課題があった。
本発明の回折格子記録媒体は、
多数の画素から構成される「カラー画像」を、
P通りの色成分のそれぞれについてQ通りの画素値のうちのいずれかが定義された多数の画素の集合として表現し、
所定の画素値に対応した面積をもった回折格子占有領域内に、所定の色成分の波長に対応したピッチで一定方向に前記回折格子線を配置することにより回折格子を形成し、この回折格子を所定の画素領域内に配置してなる画素パターンが、P通りの色成分およびQ通りの画素値について(P×Q)通り存在し、
前記「カラー画像」を構成する個々の画素に1対1に対応させて、記録媒体上にそれぞれ定義された画素領域を形成し、
前記「カラー画像」を構成する各画素について、P通りの色成分のうちのいずれか1成分のみが選択して、
前記各画素領域に、この画素領域に対応する画素について選択された色成分およびその画素値に基づいて、前記(P×Q)通りの画素パターンのうちのいずれか1つが割り当てられ、各画素領域に割り当てられた画素パターンに応じた回折格子が、記録媒体上に形成されている回折格子記録媒体において、
前記画素領域を規則的に配列して画素領域マトリックスをなし、前記画素領域マトリックス内における前記P通りの色成分の分布が均一になるようにし、
且つ、
前記画素領域の少なくとも一部に、面内方向の大きさが300μm以下の「所定情報」を表わす画素パターンを含み、前記所定情報に割り当てられた画素パターンが、前記カラー画像に割り当てられた画素パターンと、画素領域マトリックスサイズが異なるものとしたものである。
10μm以下だと、簡易な拡大鏡(ルーペ等、5倍〜10倍のもの。)では判読できなくなる。「所定情報」を挿入する位置としては、帯状横方向、縦方向、斜め方向、もしくは離散的な位置に挿入することができる。そのサイズも離散的なものとすることもできる。
画素パターンの要素は、回折格子ピッチ、回折格子角度及び回折格子密度(画素領域の大きさを意味する。)からなるが、「所定情報」をあらわす画素パターンでは、少なくともこの要素の1つを、前記「カラー画像」を表わす画素と異ならせることで、「カラー画像」への影響を抑えつつ、該当部分を拡大した際、この「所定情報」を容易に認識することができるものとした。
この「所定情報」は、任意でよく、ランダムなものであっても(ランダム数字発生器により発生したランダム数字など)、同一文字・記号・図柄の繰り返しとしてもよく、目視では確認困難な情報として組み込む情報であるため、セキュリティ用途として採用された上記カラーホログラム画像としての各種絵柄に関連する情報や、このカラーホログラム画像が転写もしくは貼付されるセキュリティ対象物に関連する情報もしくは、関連する商品や、その商品を提供する会社の名称、マーク等、本発明の回折格子またはホログラムの真正性を証明できる情報を盛り込むこともできる。
次に、上記した回折格子記録原盤を用いて、シート状の回折格子記録媒体を作成する方法を述べる。
尚、電子線リソグラフィーに使用される電子線レジスト用化合物には、ポジ型として、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィンスルフォン等、ネガ型電子線レジストとして、不飽和系高分子、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が用いられるが、カリックスアレーン系レジストは特に高解像度である。また、電子線描画装置としては、加速電圧が高い(50kV以上)ものが好ましく、電子ビーム系をnmオーダーまで絞ることができる装置がより好ましい。
X線レジスト用化合物としては、ポリメチルメタクリレート等が用いられる。
透明基材としては、厚みを薄くすることが可能であって、機械的強度や、回折格子記録媒体のシート、ラベル、及び転写シートを製造する際の加工に耐える耐溶剤性および耐熱性を有するものを使用する。使用目的にもよるので、限定されるものではないが、フィルム状もしくはシート状のプラスチックが好ましい。
透明基材の厚さは、同様の配慮から、5〜50μm、特に5〜15μmとすることが望ましい。転写シートを形成する際、透明基材1に、通常用いられる酢酸セルロース樹脂やメタクリル樹脂等からなる剥離層を設けても良い。
さらに、微細な形状を精密に再現する方法として、複製後の熱収縮などの歪みや変形を最小とするため、低温・高圧下で複製を行うことも好適である。
この場合、複製方式は、平板式もしくは、回転式を用い、線圧0.1トン/m〜10トン/m、複製温度は、通常60℃〜200℃とすることが好適である。
反射性薄膜としては、真空薄膜法などにより形成される金属薄膜などの金属光沢反射層、又は透明反射層のいずれでもよいが、金属光沢反射層を部分的に設けたり、透明反射層を設けた場合は、その反射層に接して設けたセキュリティ対象物をこの透明反射層を通して確認できるので好ましい。
回折格子記録媒体をラベル形態で使用する場合は、上記反射層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、剥離紙を剥がしてセキュリティ対象物に貼付して使用する。
これらは、素材が透明であるので外部から光学的に「所定情報」を読み出すことができる。
この「所定情報」を偽造するためには、これまで述べた手順を実施しなければ実現することができないことから、高い偽造防止性を有し、真正性を照明する手段としても優れたものとすることができる。
(モノクロ画像を記録した回折格子記録媒体)
まずモノクロ画像を記録した回折格子記録媒体を簡単に説明する。
この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(英文字の「A」を示す)を回折格子記録媒体上に表現する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。
以上、モノクロ画像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。本発明では、モノクロ画像ではなく「カラー画像」を回折格子記録媒体に記録しなければならない。そのためには、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。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。
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。
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。本発明の基本原理は、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。
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10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10(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10(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。
これまでの説明により、本発明の基本原理は理解できたであろう。そこで、本発明により「カラー画像」を記録した回折格子記録媒体を作成する具体的な方法についての説明を以下に行うことにする。
はじめに、「カラー画像」をラスターデータの形式で用意する。ここでは、図12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「カラー画像」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「カラー画像」を用いるのが一般的である。このような「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。
この図13に示す選択は、図10(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10(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12に示す画素配列に対応づけ、各画素について、画素領域マトリックス内に示された色成分を選択して残すようにしたのである。その結果、図13において抹消されずに残った3つの色成分の分布は均一になっている。
上述した方法では、もとの「カラー画像」に用意された画素値のいくつかは間引きされ、最終的に作成された回折格子記録媒体には、もとの「カラー画像」の一部の情報しか反映されないことになり、画質が低下することになる。ここに参考例として示す方法では、もとの「カラー画像」がもっていたすべての情報を回折格子記録媒体上に反映し、画質の低下を防ぐことができる。
図18は、本発明に係る回折格子記録媒体のより好ましい一態様を示す図である。ここに示す回折格子記録媒体10には、絵柄領域11と、位置合わせマーク12と、観測角度指標領域13と、が形成されている。絵柄領域11には、これまで述べてきた方法により「カラー画像」が記録されており、回折格子記録媒体としての本来の機能を果たす領域である。位置合わせマーク12は、この回折格子記録媒体10を他の印刷物と貼り込み合成する場合の位置合わせに利用する指標(いわゆるトンボ)である。観測角度指標領域13は、この回折格子記録媒体10を観測する場合に、観測者に対して正しい観測角度を示すための指標である。
これまでの実施例は、いずれも単一の「カラー画像」を記録した回折格子記録媒体についてのものであった。ここでは、複数の「カラー画像」を1枚の回折格子記録媒体に重畳して記録するための手法について説明する。
上述した実施例では、図9に示すように、768通りの画素パターンを用意し、これらを適宜選択しながら各画素領域に割り付けていた。この768通りの画素パターンは、格子線の配置ピッチpや格子占有領域Vの面積がそれぞれ異なるが、格子線の配置角度θは一定で、この例の場合、すべての画素パターンについてθ=0°(図の水平方向)に設定されている。
最後に、本発明に係る回折格子記録媒体を作成する装置の一例を、図22に示すブロック図に基づいて簡単に説明しておく。「カラー画像」生成部1は、グラフィックスアプリケーションソフトウエアなどを搭載したコンピュータによって構成され、RGBの三原色の画素値が定義された多数の画素の集合として「カラー画像」を作成できる。一方、「カラー画像」入力部2は、スキャナ装置などにより構成され、紙面上に描かれたカラー原稿などから、「カラー画像」を入力する機能を有する。いずれの装置を用いた場合であっても、結果的に、256階調のRGB画素データが用意できることになる。
電子線レジストを0.3μm形成したパターン形成基盤に、「カラー画像」を図23の「自由の女神」とし、「所定情報」を高さ300μmの「USAUSAUSA」として、帯状に含め、変更する画素パターン用のデータとして、「無作為」に画素データを発生させたもの(「所定情報」用の画素データ)を、「カラー画像」の画素パターンに挿入して用意した電子線描画用制御データ(回折格子パターンデータ)により、電子ビームの強度を変化させながら、「カラー画像データ」に沿って電子ビームを照射した。
この基盤を現像処理して、所望の凹凸レリーフ原盤を得た。
・<電離放射線硬化組成物A>
2−ヒドロキシエチルアクリレート 100重量部
ジブチルチンジラウリレート 0.1重量部
イソシアン酸メチル 50重量部
を反応させて得られた電離放射線硬化組成物Aを用いて、
・<電離放射線硬化組成物B>
電離放射線硬化組成物A 80重量部
ポリウレタン樹脂(デスモコール130、住友バイエルウレタン社製) 20重量部
上記、電離放射線硬化組成物Bを作製し、この電離放射線硬化組成物Bを10μm導入して、フィルムを送り出しながら電子線照射装置「エレクトロカーテン」(アメリカのESI社製)を用い、150KeV、15mAの条件で30kGyの線量を照射して、硬化させた。
この透明樹脂の表面に真空蒸着法によりアルミニウム薄膜100nmを形成し、ホログラムシートとした。このホログラムシートに接着剤を塗工し、パスポートの顔写真を一部覆うように接着した。
このパスポートのホログラム部分をハロゲンランプで照明し、目視で観察すると、鮮明なカラーホログラムである「カラー画像」を認識することができた。しかも、「所定情報」があることを見出すことはできなかった。
さらに、倍率5倍の拡大鏡で拡大して確認したところ、「所定情報」である「USAUSAUSA」を明確に判読することが出来、「カラー画像」との関連からこのパスポートが真正であると判断できた。
「カラー画像」を図23の「自由の女神」とし、「所定情報」を高さ200μmの「USAUSAUSA」として、帯状に含め、画素パターンとして、「カラー画像」の画素領域マトリックスサイズ30μm×30μmに対して、25μm×25μmとして作成した画素パターンデータを、「カラー画像」の画素パターンに挿入して用意した制御データにより、電子ビームの強度を変化させながら、「カラー画像データ」に沿って電子ビームを照射した以外は、実施例1と同様にして作成し、実施例2を得た。
このパスポートのホログラム部分をハロゲンランプで照明し、目視で観察すると、鮮明なカラーホログラムである「カラー画像」を認識することができた。しかも、「所定情報」があることを見出すことは全くできなかった。
さらに、倍率5倍の拡大鏡で拡大して確認したところ、「所定情報」である「USAUSAUSA」を明確に判読することが出来、「カラー画像」との関連からこのパスポートが真正であると判断できた。
「所定情報」を高さ150μmの「USAUSAUSA」として、帯状に含め、画素パターンとして、「カラー画像」の回折格子角度に対して、10度ずつずらした画素パターンデータを、「カラー画像」の画素パターンに挿入して用意した制御データにより、電子ビームの強度を変化させながら、「カラー画像データ」に沿って電子ビームを照射した以外は、実施例1と同様にして作成し、実施例3を得た。
このパスポートのホログラム部分をハロゲンランプで照明し、目視で観察すると、鮮明なカラーホログラムである「カラー画像」を認識することができた。しかも、「所定情報」があることを見出すことは全くできなかった。
さらに、倍率5倍の拡大鏡で拡大して確認したところ、「所定情報」である「USAUSAUSA」を明確に判読することが出来、「カラー画像」との関連からこのパスポートが真正であると判断できた。
「所定情報」を高さ150μmの「USAUSAUSA」として、帯状に含め、画素パターンとして、「カラー画像」の回折格子ピッチに対して、10%ずつ大きくした画素パターンデータを、「カラー画像」の画素パターンに挿入して用意した制御データにより、電子ビームの強度を変化させながら、「カラー画像データ」に沿って電子ビームを照射した以外は、実施例1と同様にして作成し、実施例4を得た。
このパスポートのホログラム部分をハロゲンランプで照明し、目視で観察すると、鮮明なカラーホログラムである「カラー画像」を認識することができた。しかも、「所定情報」があることを見出すことは全くできなかった。
さらに、倍率5倍の拡大鏡で拡大して確認したところ、「所定情報」である「USAUSAUSA」を明確に判読することが出来、「カラー画像」との関連からこのパスポートが真正であると判断できた。
「所定情報」を高さ150μmの「USAUSAUSA」として、帯状に、且つ、文字間隔を3文字分あけると同時に改行して(階段状になる)含め、画素パターンとして、「カラー画像」の画素領域マトリックスサイズ、回折格子角度、回折格子ピッチをそれぞれ実施例2から実施例4と同様として作成した画素パターンデータを、「カラー画像」の画素パターンに挿入して用意した制御データにより、電子ビームの強度を変化させながら、「カラー画像データ」に沿って電子ビームを照射した以外は、実施例1と同様にして作成し、実施例5を得た。
このパスポートのホログラム部分をハロゲンランプで照明し、目視で観察すると、鮮明なカラーホログラムである「カラー画像」を認識することができた。しかも、「所定情報」があることを見出すことは全くできなかった。
さらに、倍率5倍の拡大鏡で拡大して確認したところ、「所定情報」である「USAUSAUSA」を明確に判読することが出来、「カラー画像」との関連からこのパスポートが真正であると判断できた。
実施例の内、「所定情報」を含ませずに処理し、同様のパスポートを得た。
この「カラー画像」を目視で観察すると、実施例と差異の無い「カラー画像」であった。
2…「カラー画像」入力部
3…画素パターンファイル
4…パターン合成部
5…データフォーマット変換装置
6…電子ビーム描画装置
7…回折格子原版
8…プレス装置
9…回折格子記録媒体
10…回折格子記録媒体
11…絵柄領域
12…位置合わせマーク
13…観測角度指標領域
P1〜P15…画素パターン
V…格子占有領域
Claims (1)
- 多数の画素から構成される「カラー画像」が、
P通りの色成分のそれぞれについてQ通りの画素値のうちのいずれかが定義された多数の画素の集合として表現され、
所定の画素値に対応した面積をもった回折格子占有領域内に、所定の色成分の波長に対応したピッチで一定方向に前記回折格子線を配置することにより回折格子を形成し、この回折格子を所定の画素領域内に配置してなる画素パターンが、P通りの色成分およびQ通りの画素値について(P×Q)通り存在し、
前記「カラー画像」を構成する個々の画素に1対1に対応させて、記録媒体上にそれぞれ定義された画素領域を形成し、
前記「カラー画像」を構成する各画素について、P通りの色成分のうちのいずれか1成分のみが選択されていて、
前記各画素領域に、この画素領域に対応する画素について選択された色成分およびその画素値に基づいて、前記(P×Q)通りの画素パターンのうちのいずれか1つが割り当てられ、各画素領域に割り当てられた画素パターンに応じた回折格子が、記録媒体上に形成されている回折格子記録媒体において、
前記画素領域を規則的に配列して画素領域マトリックスをなし、前記画素領域マトリックス内における前記P通りの色成分の分布が均一になるようにし、
且つ、
前記画素領域の少なくとも一部に、面内方向の大きさが300μm以下の「所定情報」を表わす画素パターンを含み、前記所定情報に割り当てられた画素パターンが、前記カラー画像に割り当てられた画素パターンと、画素領域マトリックスサイズが異なることを特徴とする回折格子記録媒体。
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