JPH10332916A - 回折格子パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パターンを再生する際の照明光の拡散性と回折
光との関係を考慮して、新規な視覚効果の向上やコピー
による偽造防止効果の向上を図った回折格子パターンを
提供する。 【解決手段】回折格子からなるセルがマトリクス状に集
まって平面上に構成されるパターン内に、同一もしくは
近い方向の回折格子からなる複数個のセル（または、マ
トリクスの一方向でのピッチが同一もしくは近い回折格
子からなる複数個のセル）から構成される特定の情報を
表すパターンを混在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回折格子（グレー
ティング）からなる微小なドット（セル）を平面に配置
することにより形成されるパターンに関する。特に、再
生用照明光の拡散性の違いにより、視覚される画像が異
なって見える特性を有する回折格子パターンに関し、ま
た、前記特性を利用して、前記パターンをカードや有価
証券に適用した場合に、コピー（複写）による偽造防止
対策が施されたパターンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コピーによる紙幣，有価証
券，免許証，パスポートなどの複写物の不正使用（偽
造）への対策が望まれている。以前は、印刷のスクリー
ンの細かさ（網点の大きさ）による特定のパターンを混
在させることにより、コピーされた複製物に前記パター
ンが現れることを利用して、複製物であることを識別す
る手法が提案されていた。しかしながら、昨今のコピー
装置の進歩に伴い、前記手法の有効性に疑問が生じてい
る。

【０００３】そこで、ホログラムや回折格子の光学的特
性を利用して、コピーに対して有効な偽造防止対策が図
られたパターンに係る提案がなされており、特開平６−
２０６３９４号，特開平８−６２４１１号公報などが公
知である。

【０００４】それらの提案では、干渉縞・回折格子の方
向に応じて回折光の出射方向が変化する特性を利用して
おり、コピー装置の光源の走査に対して、ホログラムや
回折格子（現物）からの回折光の受光のされ方が変化す
るため、複写物の画像と現物の画像とが異なって視覚さ
れることにより、真偽判定が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係る如何なる提案においても、ホログラムや回折格
子パターンを再生する際の照明光の拡散性と回折光との
関係を考慮して、視覚効果の向上やコピーによる偽造防
止効果の向上を図った提案はなされていない。本発明
は、上記の関係を考慮して、新規な視覚効果の向上やコ
ピーによる偽造防止効果の向上を図った回折格子パター
ンを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、回折格子から
なる微小なセルが略マトリクス状に集まって平面上に構
成されるパターンにおいて、前記パターン内に、特定の
情報を表すパターンを混在させるものであり、特定の情
報パターンを構成する回折格子セルは、 同一もしくは近い方向の回折格子からなる複数個のセ
ル。または、 マトリクスの一方向でのピッチが同一もしくは近い回
折格子からなる複数個のセル。 などであることを特徴とする。

【０００７】また、２種類以上の特定の情報を１つのパ
ターン内に混在させても良い。

【０００８】上記の回折格子パターンを表面に形成し、
照明光の拡散性の大小、または複写光源の操作方向、に
応じて見え方が異なるような表示体（有価証券，カード
等）としても良く、前記表示体はコピーによる偽造防止
効果が高いものとなる。

【０００９】＜作用＞同一もしくは近い方向の回折格子
からなるセルは、拡散性の小さい光で照明した場合に、
同様な方向に回折光を出射するため、その方向からはそ
のセルは（色が違っていたとしても）光って見え、それ
らのセルの集まりで構成される特定の情報パターンを認
識することができる。しかし、蛍光灯などの拡散性の大
きい光で照明した場合には（または、白熱灯のような拡
散性の小さい光源であっても、それが複数ある場合に
は、拡散性の大きい照明環境下にあることになり）、そ
れらのセルは同様な方向に回折光を出射することにはな
らないため、上記パターンを認識することは困難とな
る。コピー装置で複写する場合には、その走査光は一般
に一方向に拡散性が大きく（光源によっては、走査方向
であったり、それとは異なる方向であったりする）、複
写条件によっては、複写物には上記パターンが鮮明に現
れる（すなわち、コピー装置の受光素子が回折光を高い
輝度として受光する）ことになり、複写物であることの
認識が容易となる。（請求項１，２）

【００１０】一方向（２次元平面上での、縦方向か横方
向）でのピッチが同一もしくは近い回折格子からなるセ
ルは、拡散性に偏りがある光（例えば、円筒形の蛍光灯
のように、長軸方向には拡散性が大きく、それと垂直な
方向には拡散性が小さいような場合）で照明した場合に
は、照明光の拡散性が大きい方向と回折格子のピッチが
同一もしくは近い方向とが近い場合にのみ、それらのセ
ルの集まりで構成される特定の情報パターンを認識する
ことができる。しかし、それ以外の光（拡散性の小さい
光や、偏りがなく拡散性の大きい光）で照明した場合に
は、それらのセルの集まりで構成される上記パターンを
認識することは困難となる。コピー装置で複写する場合
には、その走査光は一般に一方向に拡散性が大きいた
め、複写物には上記パターンが鮮明に現れることにな
り、複写物であることの認識が容易となる。（請求項
３，４）

【００１１】

【発明の実施の形態】

＜実施形態１＞図１に示すように、セル内でのピッチが
一定な回折格子セルに照明光を入射した場合、回折格子
のピッチと方向によって回折光の色と方向が決定され
る。照明光の入射角度と回折光の出射角度および回折格
子のピッチをＸ−Ｙ成分に分解し、照明光の入射角度
（θｘ，θｙ）、回折光の出射角度（αｘ，αｙ）、回
折格子のピッチ（ｄｘ，ｄｙ）とし、回折光の波長をλ
とすると、 ｄｘ＝λ／（ sin（θｘ）− sin（θｘ）） ｄｙ＝λ／（ sin（θｙ）− sin（θｙ）） で示される。

【００１２】回折格子のピッチｄおよび回折格子の角度
Ωは、 tan（Ω）＝ｄｙ／ｄｘ ｄ＝ｄｙ・ cos（Ω）＝ｄｘ・ｄｙ／√（ｄｘ² ＋ｄｙ
² ） で示される。

【００１３】よって、例えばΩ＝０の回折格子をθｘ＝
０の角度で照明した場合は、どの様なピッチの回折格子
であろうとも、αｘ＝０の方向に光が回折する。すなわ
ち、Ω＝０の回折格子の集まりで構成されたパターン
（絵柄）は、θｘ＝０の角度の照明光で照明した場合、
αｘ＝０の方向から観察した場合、Ω＝０の部分が周辺
と比較して明るく視覚されるため記録されたパターンを
認識することが出来る。また、観察する方向がαｘ＝０
から外れると、Ω＝０の部分が周辺と比較して暗く視覚
されるため、記録されたパターンを認識することが出来
る。しかしながら、拡散性の高い照明光で照明した場
合、全体がランダムに光って見えるだけで、パターンを
認識することは出来ない。

【００１４】上記の例ではΩ＝０について説明したが、
この角度は上記パターン以外の回折格子と相対的なもの
であり、パターンを構成する回折格子の方向が同一もし
くは近い場合は、同様の効果を得ることが出来る。

【００１５】図２は、同一方向（Ωが一定）の回折格子
からなる複数個のセルにより「Ｆ」という文字をパター
ニングした例を示す説明図である。

【００１６】図２（左）に示す回折格子パターンを、拡
散性の少ない照明光で照明した場合には、図２（右）に
示すように、ピッチは異なっても、同一方向（Ωが一
定）の回折格子セルが同一方向に回折光を出射する（光
る）ため、「Ｆ」の文字パターンが光って視覚されるこ
とになる。

【００１７】＜実施形態２＞実施形態１は、照明光の拡
散性について考慮していない（すなわち、拡散性のない
照明光について）場合の説明であったが、拡散性に偏り
がある照明光の場合について、以下に説明する。

【００１８】図３に示すように、セル内でのピッチが一
定な回折格子セルを、棒状の蛍光灯のように拡散性に偏
りがある拡散性を有する照明光を入射させた場合、拡散
性の大きな方向（図３ではＸ方向）では、回折格子セル
に入射する光線の角度は非常に広い分布を持つため、特
定の位置における回折光の波長は定まらない。しかしな
がら、拡散性の小さい方向（図３でのＹ方向）では、照
明光の入射角度のＹ方向の成分θｙが特定できるため、
Ｙ方向でのみ回折光の色が特定できることになる。

【００１９】以上のことは、次に示すようなことを意味
する。棒状の蛍光灯のように拡散性に大きく偏りがある
照明光で回折格子を照明する場合、回折光の色は、拡散
性の小さい方向での照明光の角度θｙと回折格子のピッ
チｄｙと回折光の方向αｙのみに依存することになる。
よって、様々な方向とピッチの回折格子からなる微小な
回折格子セルの集まりによって構成されるパターンにお
いて、特定の１方向での回折格子のピッチが同一もしく
は近い回折格子セルの集まりによって、特定のパターン
を構成することにより、その方向に直交する方向に拡散
性が大きく、かつその方向に拡散性が小さい照明光によ
り照明した場合のみ、前記の特定のパターンを観察者は
視覚できることになる。

【００２０】図４は、同一方向（Ωが一定）の回折格子
からなる複数個のセルにより「Ｆ」という文字をパター
ニングし、特定の１方向での回折格子のピッチが同一も
しくは近い複数個の回折格子セルにより「Ｉ」という文
字をパターニングし、２種類の特定パターンを混在させ
てなる回折格子パターンを示す説明図である。

【００２１】実施形態１と同様に、拡散性の少ない照明
光で照明した場合には、図４（左下）に示すように、ピ
ッチは異なっても、同一方向（Ωが一定）の回折格子セ
ルが同一方向に回折光を出射するため、「Ｆ」の文字パ
ターンが光って視覚され、それ以外の部分は相対的に暗
く視覚されることになる。（ただし、「Ｆ」を構成する
全てのセルが等しい色で視覚されるとは限らない）

【００２２】文字パターン「Ｉ」を構成するセルは、回
折格子のピッチや方向が様々であるが、特定の１方向
（同図の上下方向）での回折格子のピッチが同一もしく
は近いため、図４の上下方向に拡散性が小さく、左右方
向に拡散性が大きい照明光により照明した場合には、
「Ｉ」の文字パターンが同一もしくは近い色相で視覚さ
れることになる。

【００２３】照明光の拡散性の有無に応じて、上記のよ
うに見え方が変化する回折格子パターンをコピーや写真
で複製しても、コピーや写真では、照明光の拡散性は限
られており、複製物の見え方を変化させることは不可能
であり、上記パターンは、高い偽造防止効果を有するこ
とになる。

【００２４】＜実施形態３＞図５は、特定の１方向（同
図の上下方向）での回折格子のピッチが同一もしくは近
い複数個の回折格子セルにより「Ｌ」という文字を左側
にパターニングし、特定の１方向（同図の左右方向）で
の回折格子のピッチが同一もしくは近い複数個の回折格
子セルにより「Ｌ」という文字を右側にパターニングす
ることで、２種類の特定パターンを混在させてなる回折
格子パターンを示す説明図である。

【００２５】実施形態２の説明から明らかなように、同
図で左右方向に拡散性の大きい照明光で回折格子パター
ンを照明すると、図６に示すように左側に「Ｌ」の文字
パターンが同一もしくは近い色相で視覚されることにな
る。また、同図で上下方向に拡散性の大きい照明光で回
折格子パターンを照明すると、図６に示すように右側に
「Ｌ」の文字パターンが同一もしくは近い色相で視覚さ
れることになる。

【００２６】照明光の拡散性（拡散方向）に応じて、上
記のように見え方が変化するということは、コピー装置
による複写の際、複写条件に応じて複写物に現れるパタ
ーンが変化することを意味する。コピー装置は、一般に
蛍光灯のように一方向に長い拡散照明を、比較的原稿に
近い位置で走査することで、原稿の情報を記録する。そ
のため、コピーの際、光源の主走査方向での回折格子の
ピッチが同一もしくは近い複数個の回折格子セルからな
るパターンは、複写物上では「同一もしくは近い色相の
パターン」として現れることになる。

【００２７】特定パターンとして、複写物であることを
警告する内容のメッセージなど（例えば、「コピー」
「偽造品」）を採用することで、回折格子パターン（実
物）からは識別が困難なメッセージが、複写物には明白
に現れることになり、前記パターンを適用することによ
り、カードや有価証券などのコピーによる偽造防止対策
の上で有効である。

【００２８】回折格子パターン内に上記のような特定パ
ターンを、２種類以上混在させることにより、様々な光
源の走査方向によるコピーに対して、混在させた特定パ
ターンを複写物上に現すことができる。

【００２９】ただし、上記のような特定パターンは、種
類が多いほど良いというわけではない。観察者が肉眼で
色相の違いを容易に識別できる種類には限度があり、１
種類の特定パターン内でも回折格子の方向（角度）に一
定の幅（分布）を持つためである。

【００３０】さらに、コピー装置の照明光が原稿で正反
射した光をコピー装置が受光すると、正常な複写ができ
ないため、コピー装置では一般に、原稿から離した位置
で受光を行なっており、原稿からの正反射光と回折光と
のなす角度が小さいと、双方を受光検知してしまい、上
述の効果（複写物上へ、回折パターンによるメッセージ
を出現させる）を奏することが難しくなるためである。

【００３１】拡散性に偏りがある照明光の代表例とし
て、棒状の蛍光灯がある。半径２ｃｍの円柱の蛍光灯に
よる照明光を、光源から１００ｃｍの距離で観察する場
合には、拡散性の小さい方向（長手方向に直交する方
向）での拡散度は、ｗ＝２×tan ^-1（２／１００）≒
２．３°となる。

【００３２】上記の場合、拡散性の小さい方向での拡散
度が２°程度であることから、本発明の効果を十分に発
揮するためには、複数種類の特定パターンを形成する際
には、回折格子の方向（角度）の分布を２°より大きく
することが望ましい。

【００３３】また、特定の情報を構成する回折格子のピ
ッチに応じて、回折光がコピー装置の受光部に入射する
可能性が高いと、本発明の効果が十分に発揮されない。
コピー装置の受光部の位置が、原稿の反射位置から４５
°傾いた方向にある場合に、可視光の限界波長を７５０
ｎｍとすると、受光部に回折光が入射しないようにする
ためには、特定の情報を構成するセルの回折格子のピッ
チの最大値ｄが次式より１．０６μｍ以上であれば、一
層セキュリティ性の向上を図ることができる。 ｄ≧０．７５／ sin４５°＝１．０６（μｍ）

【００３４】

【発明の効果】回折格子パターンを再生する際の照明光
の拡散性と回折光との関係を考慮して、視覚効果の向上
やコピーによる偽造防止効果の向上を図った回折格子パ
ターンが提供された。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】回折格子セルと、照明光・回折光の関係を示す
説明図。

【図２】回折格子パターンの一例を示す説明図。

【図３】回折格子セルと、照明光・回折光の関係を示す
説明図。

【図４】回折格子パターンの一例を示す説明図。

【図５】回折格子パターンの一例を示す説明図。

【図６】図５の回折格子パターンを、拡散特性の異なる
光で照明した状態を示す説明図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回折格子からなる微小なセルがマトリクス
   状に集まって平面上に構成されるパターンにおいて、 同一もしくは近い方向の回折格子からなる複数個のセル
   が配置されてなる特定の情報パターンを含むことを特徴
   とする回折格子パターン。
2. 【請求項２】同一もしくは近い方向の回折格子からなる
   複数個のセルが配置されてなる特定の情報パターンと、 前記方向とは異なる方向で、同一もしくは近い方向の回
   折格子からなる複数個のセルが配置されてなる特定の情
   報パターン、の２種類以上の特定の情報パターンが、１
   つのパターン内に混在す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. 【請求項３】回折格子からなる微小なセルが略マトリク
   ス状に集まって平面上に構成されるパターンにおいて、 マトリクスの一方向でのピッチが同一もしくは近い回折
   格子からなる複数個のセルが配置されてなる特定の情報
   パターンを含むことを特徴とする回折格子パターン。
4. 【請求項４】マトリクスの一方向でのピッチが同一もし
   くは近い回折格子からなる複数個のセルを配置してなる
   特定の情報パターンと、 前記方向とは異なる方向でのピッチが同一もしくは近い
   回折格子からなる複数個のセルを配置してなる特定の情
   報パターン、の２種類以上の特定の情報パターンが、１
   つのパターン内に混在することを特徴とする請求項３記
   載の回折格子パターン。
5. 【請求項５】回折格子からなる微小なセルが略マトリク
   ス状に集まって平面上に構成されるパターンにおいて、 （ａ）同一もしくは近い方向の回折格子からなる複数個
   のセルの配置により構成される特定の情報。 （ｂ）マトリクスの一方向でのピッチが同一もしくは近
   い回折格子からなる複数個のセルの配置により構成され
   る特定の情報。 上記（ａ）（ｂ）の組み合わせで決定される２種類以上
   の特定の情報が、１つのパターン内に混在することを特
   徴とする回折格子パターン。
6. 【請求項６】請求項１〜請求項５の何れかに記載の回折
   格子パターンを表面に有しており、 照明光の拡散性の大小、または複写光源の操作方向、に
   応じて見え方が異なることを特徴とする表示体。