JPWO2017183718A1 - 回折格子表示体及びラベル付き物品 - Google Patents

Abstract

光を回折することによりカラー画像を表示する回折格子表示体において、一つのカラー階調画像データの各画素の赤色、緑色、青色の各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルが一定の順序で配置された複数のセル群２，３，４を有するセル集合５を複数備え、複数のセル集合５のうち少なくとも一つのセル集合５におけるセル群２〜４の各セルは互いに空間周波数が異なり、かつ、格子角度は等しい回折格子６を有し、複数のセル集合５のうち少なくとも一つのセル集合５に含まれるセル群２〜４はセル群２〜４間で互いに格子角度の異なる回折格子６を有し、複数のセル集合５のうち少なくとも一つのセル集合５に含まれるセル群２〜４のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれセルは一定のセル面積とすることで視域の広い表示体１を得られるようにした。

Description

本発明は、偽造防止効果を提供する表示技術が施された回折格子表示体及びラベル付き物品に関する。

通常、有価証券類、カード類、証明書類には、それらの偽造を困難にするために、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場合がある。

従来の偽造防止技術を有する表示体として、複数の溝を有して成る回折格子を含んだ表示体がある。回折格子は虹色に光る分光色を表現し、その原理は例えば、辻内順平編著「ホログラフィックディスプレイ」（産業図書株式会社／１９９０年１２月）に記載されている。回折格子に入射する光は回折格子の空間周波数に応じて分散されるため、回折格子を含んだ表示体を任意の角度から観察すると、特定の波長のみが観察される。

一方、任意の色を表現する方法として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の三つの原色を混合する加法混合がある。Ｒ、Ｇ、Ｂを適切な割合で混合することにより、特定の色を表現出来る。また、Ｒ、Ｇ、Ｂを混色することで白色を表現することもできる。テレビやパソコンのモニタでは、この加法混合により様々な色が表現されている。そして、三色の組み合わせ方や三色の光の混合具合により明度を調整することもできる。

ここで、回折格子と加法混合を用いて特定の色を表現する表示体が知られている（例えば、日本国特許公開公報特開平８−９４８１５号又は特開平９−４３５９４号公報参照。）。Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数の回折格子を含んだ表示体では、それぞれの回折格子により光が分散され、射出される回折光は波長ごとに角度が異なる。よって、表示体を任意の角度から観察するとＲ、Ｇ、Ｂの回折格子からそれぞれ射出される特定の波長の混合により、観察者は特定の色を認識出来る。この原理を用いてＲ、Ｇ、Ｂの回折格子を任意に配置することにより、回折格子を用いて任意のカラー画像を表示することが可能となる。

このような回折格子表示体はカラー画像を表示できるため、従来の回折格子による虹色表現とは異なる視覚効果を実現でき、デザイン性に優れており、高い偽造防止効果を発揮する。

しかしながら、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数の回折格子を用いてカラー画像を表示する回折格子表示体では、表示体を観察者から見て水平方向に傾けた場合に表示体自体をカラー画像として認識出来る視域が限られていた。

本発明は、上述した問題を解決しようとするもので、回折格子表示体をカラー画像として認識できる視域が広く、視認性に優れた回折格子表示体及びラベル付き物品を提供することにある。

本発明の一態様として、第１の発明は、光を回折することによりカラー画像を表示する回折格子表示体において、一つのカラー階調画像データの各画素の赤色、緑色、青色の各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルが一定の順序で配置された複数のセル群を有するセル集合を複数備え、前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合における前記セル群の各セルは互いに空間周波数が異なり、かつ、格子角度は等しい回折格子を有し、前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群はセル群間で互いに格子角度の異なる回折格子を有し、前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれセルは一定のセル面積である回折格子表示体である。

本発明によれば、一つのカラー階調画像データの各画素の赤色、緑色、青色の各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルが一定の順序で配置された複数のセル群を有するセル集合を複数備え、複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合におけるセル群の各セルは互いに空間周波数が異なり、かつ、格子角度は等しい回折格子を有し、複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれるセル群はセル群間で互いに格子角度の異なる回折格子を有し、複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれるセル群のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれセルは一定のセル面積であることによって、表示体を観察者から見て水平方向に傾け回折格子のそれぞれのセル群の格子角度に対応した角度で表示体を観察した際に、それぞれのセル群の格子角度に対応する角度でカラー画像を認識することが出来る。

本発明の一態様として、前記カラー階調画像データの各画素の各要素は１６階調以上で表現されており、前記Ｒ、Ｇ、Ｂのセルのセル面積に対応している。

本発明によれば、カラー階調画像データの各画素の各要素は１６階調以上で表現されており、前記Ｒ、Ｇ、Ｂのセルのセル面積を対応させることにより、表示体にカラー階調表現を施すことが出来る。

本発明の一態様として、前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群間のセルの格子角度の差が１０度以内である。

本発明によれば、複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群間の格子角度の差を１０度以内とすることにより、表示体を観察者から見て水平方向に徐々に傾けた場合、連続的にカラー画像を表示する表示体を得られる。

本発明の一態様として、前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれるセル群間のセルの格子角度の差が１０度より大きい。

本発明によれば、複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群間の格子角度の差を１０度より大きくすることにより、表示体を観察者から見て水平方向に徐々に傾けた場合、傾け角度により表示体からカラー画像が見えなくなり、さらに傾けるとカラー画像が見える表示体を得られる。

本発明の一態様として、前記複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群に含まれるセルに用いられる回折格子の少なくとも一つがブレーズド型回折格子で構成されている。

本発明によれば、複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群に含まれるセルに用いられる回折格子の少なくとも一つをブレーズド型回折格子とすることで、高い回折効率が実現され、表示画像の輝度が高く認識しやすい表示体を得られる。

本発明の一態様として、前記複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群の回折格子は矩形型回折格子または正弦波型回折格子から構成され、他の少なくとも一つのセル群の回折格子はブレーズド型回折格子で構成される。

本発明によれば、複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群の回折格子には矩形型回折格子または正弦波型回折格子を配置し、他の少なくとも一つのセル群の回折格子にはブレーズド型回折格子を配置することで、表示体を任意の格子角度の矩形型回折格子または正弦波型回折格子に対応する観察角度から観察した場合に観察される矩形型回折格子または正弦波型回折格子による回折光の輝度と別の任意の異なる格子角度のブレーズド型回折格子に対応する観察角度から観察した場合に観察されるブレーズド型回折格子による回折光の輝度が異なる表示体を得られる。

本発明の一態様として、前記カラー階調画像を観察する向きを正向きとしたとき、ブレーズド型回折格子のブレーズドの斜面が観察する向きに対して正向きに配置されている。

本発明によれば、ブレーズド型回折格子の斜面を観察者が表示体を観察する向きに対して正向きとすることで、通常観察する向きで観察した際に、高い回折効率が実現され、表示画像の輝度が高く認識しやすい表示体を得られる。

本発明の一態様として、前記セル群の大きさが３μｍ以上かつ３００μｍ以下である。

本発明によれば、セル群の大きさを３μｍ以上にすることによってセル群を肉眼では認識できないうえ、セル群の大きさを３００μｍ以下にすることによって、セル群内に格子角度によらず１本以上の格子を設けることができる。

本発明の一態様として、回折格子表示体と、この回折格子表示体を支持した物品とを具備した。

本発明によれば、本発明の表示体を、有価証券やカード、証明書類、その他の物品に貼りあわせる、または組み合わせることによって、従来の物品に高い偽造防止効果を付与することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示体１の一例と表示体１を複数の観察角度から観察した場合に見える画像の様子を概略的に示す説明図。 図２Ａは、同表示体１の一部を拡大して示す平面図。 図２Ｂは、同表示体１の別の例の一部を拡大して示す平面図。 図２Ｃは、同表示体１の別の例の一部を拡大して示す平面図。 図３は、矩形型回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す説明図。 図４は、空間周波数の異なる回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す説明図。 図５は、表示体１の層構成を示す断面図。 図６は、ブレーズド型回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す説明図。 図７は、表示体１に設けられた回折格子が射出する光の輝度と観察角度の関係の一例を示す説明図。 図８は、絵柄Ａと絵柄Ｐを含んだ表示体１の一例と表示体１を観察する様子を概略的に示す説明図。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、全ての図面を通じて、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
（表示体概要の説明）
図１は、本発明の一態様に係る表示体１と、この表示体１を複数の観察角度から観察した場合に見える画像の様子を概略的に示す説明図である。表示体１は、図１に示すように複数の観察角度ａ、ｂ、ｃから観察することができる。表示体１は回折格子から成るセルの集合体から構成され、観察角度ａ、ｂ、ｃはセルに設けられた回折格子の格子角度に対応し、それぞれ異なる。また、表示体１を任意の観察角度で観察した場合、表示体１から表示される画像は、元となるカラー階調画像に対応し、カラー階調に表示される。

表示体１の絵柄Ａの細部を拡大すると、図２Ａに示すように一定の順序で配列された複数のセル構造が観察出来る。図２Ａに示すようにこれらのセルには、格子角度が等しい３種類のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の空間周波数の回折格子が１つのセル群２として設けられている。そして、セル群２は異なる格子角度のセル群３やセル群４とセル集合５を形成している。

また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各セルは、セル集合５においては、セル群２とセル群３とセル群４をまたがってＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれ同一の要素に対応するセルを一定のセルサイズ（セル面積）とする。このようにセル群をまたがって、セルサイズ一定とすることで、表示体１を観察する角度によらず、表示体１を同一の色のカラー階調画像として認識できる。セルサイズ（セル面積）は、各セルの最大輝度相当であるドットサイズを上限とし、このドットサイズの中でセルサイズ（セル面積）を調整することで輝度を調整している。

なお、セル構造における画素の配置は図２Ａのものに限られない。例えば、図２Ｂは、表示体１の別の例の一部を拡大して示す平面図である。図２Ｂに示すように図２Ａとは異なる向きにセル構造を配置してもよい。図２Ｂに示すようにこれらのセルには、格子角度が等しい３種類のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の空間周波数の回折格子が１つのセル群２として設けられている。そして、セル群２は異なる格子角度のセル群３やセル群４とセル集合５を形成している。

図２Ｂにおいても、Ｒ、Ｇ、Ｂの各セルは、セル集合５においては、セル群２とセル群３とセル群４をまたがってＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれ同一の要素に対応するセルを一定のセルサイズ（セル面積）とする。図２Ｂでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各セルの配列方向と、セル群の配列方向は同一である。また、その配列方向は、表示体で表示される絵柄の天地方向と垂直である。また、画素が、正方形である場合、各セル内で回折格子の溝方向は、セルのｘ方向であり狭くなるが、回折格子の空間周波数の方向（波数ベクトルの方向）は広くなる。このため画素中のセル数が増えても、空間周波数方向でセルが狭くならず、回折光の彩度が低下しない。逆に空間周波数方向でのセルが狭くなるとセル構造による散乱が回折光の波長分散の方向で起こるため、回折光の彩度の低下が起こる。

さらに、図２Ｃは、表示体１のさらに別の例の一部を拡大して示す平面図である。図２Ｃに示すように図２Ａとは異なる縦長のセルを組み合わせたセル構造を用いてよい。図２Ｃに示すようにこれらのセルには、格子角度が等しい３種類のＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の空間周波数の回折格子が１つのセル群２として設けられている。そして、セル群２は異なる格子角度のセル群３やセル群４とセル集合５を形成している。

図２Ｃにおいても、Ｒ、Ｇ、Ｂの各セルは、セル集合５においては、セル群２とセル群３とセル群４をまたがってＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれ同一の要素に対応するセルを一定のセルサイズ（セル面積）とする。このようにセル群をまたがって、セルサイズ一定とすることで、表示体１を観察する角度によらず、表示体１を同一の色のカラー階調画像として認識できる。なお、セルサイズ（セル面積）の調整をｘ方向の伸縮の他、ｙ方向への伸縮とすることができる。すなわち、セルサイズ（セル面積）の異なる要素を回折格子表示体に含む。特にセルサイズ（セル面積）の２つの方向（ｘ,ｙ）がそれぞれ異なる要素を含む。また、セルのｘ方向とｙ方向の比率が同じで、サイズが異なるものを含むこともできる。
（回折格子の説明）
次に、表示体１においてカラー画像を表示するのに必要な回折格子について説明する。ここでは、代表的な回折格子として図３に示すように溝の断面形状が矩形型となる矩形型回折格子６について説明する。各セル内では回折格子は一定の方向、一定の空間周波数であることが好ましい。さらに回折格子の空間周波数は、セル内で、一定の分布を有していても良い。すなわち、セル内での空間周波数の平均値、分散値は、一定である。各セルの回折格子に照明光源を用いて照射光ＩＬを照射すると、回折格子は、入射光である照明光ＩＬの進行方向に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。

ｍ（ｍ＝０、１、２・・・）次の回折光は、照明光の入射角をα、回折光の射出角をβとすると、下記の式（１）から算出することができる。

ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）・・・（１）
この式（１）において、λは照明光と回折光の波長であり、ｄは回折格子のピッチを示している。なお、図３では、入射光ＩＬが矩形型回折格子６に入射し、正反射光ＲＬ、＋１次回折光ＤＬ＋１、−１次回折光ＤＬ−１、＋２次回折光ＤＬ＋２が射出する概略を示している。

次に、回折格子のピッチ及び照明光の波長と、回折光の射出方向における回折光の角度（回折効率）との関係について説明する。

ピッチｄの回折格子に対してαの入射角で入射した照明光は、式（１）に基づいて角度βの方向に回折光を射出する。この際、波長λの光の射出強度、すなわち回折効率は、回折格子のピッチや高さ等によって変化し、式（２）によって導出される。

η ＝ (２/π)^２ｓｉｎ^２｛(２π/λ)（ｒ/ｃｏｓα）｝ｓｉｎ^２｛(π/ｄ)Ｌ｝・・・（２）
ここで、ηは回折効率（０〜１の値をとる）、ｒは回折格子の高さ、Ｌは回折格子の格子幅、ｄは格子線のピッチ、αは照明光の入射角、λは入射光及び回折光の波長である。なお、式（１）および式（２）は、凹凸構造からなる浅い矩形回折格子について成り立つものである。

式（２）から明らかなように回折効率は回折格子の高さｒや回折線のピッチｄ、入射光の入射角αや波長λによって変化する。また、回折効率は回折次数ｍが高次になるのに伴って徐々に減少していく傾向にある。
（ＲＧＢによるカラー画像表示の説明）
図４に示すように、表示体１に用いられるＲ、Ｇ、Ｂの３種類の矩形型回折格子６の空間周波数は、白色光ＷＬが矩形型回折格子６に垂直な軸である法線ＮＬ１を基準とし４５度で入射した場合、それぞれの矩形型回折格子６から法線ＮＬ１を基準とし０度において＋１次の回折光ＤＬ＋１の波長がＲ、Ｇ、Ｂに対応する本数である。例えば、Ｒ＝１０００本／ｍｍ、Ｇ＝１３００本／ｍｍ、Ｂ＝１６００本／ｍｍとなる。表示体１を４０度から観察した場合に、各空間周波数の回折格子から回折されるＲ、Ｇ、Ｂの光が混合し、混合の比率によって任意の色が表現される。

なお、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類の矩形型回折格子６の空間周波数は、それぞれ、Ｒは、７００本／ｍｍ以上、１１００本／ｍｍ以下、Ｇは、８００本／ｍｍ以上１５００本／ｍｍ以下、Ｂは、１１００本／ｍｍ以上、１８００本／ｍｍとすることができる。もちろん、Ｒ、Ｇ，Ｂの空間周波数は、Ｒ＜Ｇ＜Ｂとなるよう設定する。

矩形型回折格子６の空間周波数を変えることで、白色光ＷＬが異なる空間周波数の回折格子に入射した場合、観察者の眼の位置で特定の波長を重ねることが出来る。この重なり合う光の強度を変えることにより、任意の色を観察すること出来る。

図２Ａに示したようにＲ、Ｇ、Ｂの各セルは元のカラー階調画像のＲ、Ｇ、Ｂの階調に対応してセルの面積が異なる。セル面積が異なることによりＲ、Ｇ、Ｂの光の混合比率を変えることができるため、任意の色表現が可能となる。例えば、元となるカラー階調画像データの各画素のＲ、Ｇ、Ｂの各要素は２５６階調で表現されているため、カラー階調データの階調を各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルのセル面積に対応させることで、２５６×２５６×２５６＝１６７７７２１６通りの色を表現できる。
（層構成及び作製方法の説明）
表示体１の層構成の一例として、図５のように基材７／光透過層（回折格子構造形成層）８／光反射層９が挙げられる。

光透過層（回折格子構造形成層）８の材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂などの光透過性樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、回折格子が形成された原版から、回折格子が設けられた光透過層（回折格子構造形成層）８を光透過性の基材７に転写成形することができる。

光透過層（回折格子構造形成層）８の厚さは、１μｍ以上、１０μｍ以下とすることができる。１μｍ以上であれば、回折格子の成形性が良く、１０μｍ以下であれば、光透過層（回折格子構造形成層）８を塗布性が向上する。
なお回折格子の深さは、０．０５μｍ以上、０．５μｍ以下とすることができる。この範囲であれば、十分な回折光が得られる。

光透過性の基材７は、それ自体を単独に扱うことが可能なフィルムまたはシートである。フィルムまたはシートの材料として、例えば、ＰＥＴやポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。光透過層８は、光透過性の基材７上に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を塗布し、この塗布面に回折格子が形成された原版を押し当て樹脂を硬化させることで得られる。光透過性の基材７の厚さは、１８μｍから１５０μｍのものを用いることができる。この範囲であれば回折格子の成形性もよく、媒体への貼り合せの加工適性も高い。

光反射層９としては、無機材料を用いることができる。無機材料とし、金属材料からなる金属層、または無機化合物を使用することができる。金属材料として、アルミニウム、銀、金、及びそれらの合金を用いることができる。無機化合物として、Ｓｉ等の半金属の化合物、金属化合物を用いることができる。半金属の化合物としては、ＳｉＯなどを用いることができる。金属化合物としては例えば、ＺｎＳ、および、ＴｉＯ_２などを用いることが可能である。光反射層９は、気相堆積法により形成することができる。気相堆積法として、真空蒸着法及びスパッタリング法、化学気相蒸着を用いることができる。光反射層９は、３０ｎｍ以上、３００ｎｍとすることができる。

表示体１は、接着剤層、樹脂層などの他の層を更に含むことができる。接着剤層は、例えば、光反射層９を被覆するように設ける。
（回折格子の種類）
表示体１に設ける回折格子としては、さまざまな種類が考えられる。代表的な種類として、先に挙げた矩形型回折格子があるが、矩形型回折格子の代わりに正弦波型回折格子を用いることもできる。

また、表示体１には矩形型回折格子または正弦波型回折格子とは形状の異なる回折格子として、ブレーズド型回折格子を用いることもできる。
（ブレーズド型回折格子の説明）
図６に示すようにブレーズド型回折格子１０は、溝の断面形状が鋸歯状であり、特定の次数と波長に対して高い回折効率を示す。

ブレーズド型回折格子１０の波長ごとの入射角αと回折角βの関係は、下記の式（３）から算出することが出来る。

ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝Ｎｍλ・・・（３）
この式（３）において、λは照明光と回折光の波長であり、照射光ＩＬが回折格子の法線ＮＬ１からの角度αの角度で入射しβの角度で回折する場合を示している。

このとき、入射光とｍ次の回折光が鏡面反射の関係にあるとき、ｍ次の回折光にエネルギーが集中する。このときの回折角βをブレーズド角θ_Ｂと呼び、下記の式（４）で算出される。

θ_Ｂ＝（α＋β）／２・・・・（４）
また、このときの波長をブレーズド波長と呼び、λ_Ｂで表す。ここで、式（４）を式（３）に代入することによりブレーズド波長とブレーズド角を下記の式（５）から算出することが出来る。

λ_Ｂ＝（２ｄ／ｍ）（ｓｉｎθ_Ｂ）｛ｃｏｓ（α−θ_Ｂ）｝・・・（５）
Ｒ、Ｇ、Ｂの空間周波数の異なる回折格子の深さを変えることにより、それぞれの回折格子のブレーズド角θ_Ｂを変えることができる。ブレーズド角θ_Ｂを変えることで、白色光が回折格子の法線ＮＬ１に対して４５度で入射した場合に、０度の角度でＲ、Ｇ、Ｂの光がブレーズド波長となるように設計できる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの回折格子に先に述べた矩形型回折格子と同じ空間周波数であるＲ＝１０００本／ｍｍ、Ｇ＝１３００本／ｍｍ、Ｂ＝１６００本／ｍｍとする場合、ブレーズド角をそれぞれθ_ＢＲ＝１５．６度、θ_ＢＧ＝１８．１度、θ_ＢＢ＝２１．７度とできる。よって、回折効率の高いブレーズド波長がＲ、Ｇ、Ｂの回折格子からそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの波長の回折光を射出し、観察者は任意のカラーを観察することができる。
（回折格子の格子角度）
図２Ａに示したように表示体１には、格子角度が等しい１つのセル群２の回折格子に用いられた格子角度とは異なる別の格子角度の別のセル群３やセル群４の回折格子が設けられる。

例えば、１つのセル群３の回折格子の格子角度を０度とすることで表示体１を正面から観察した際にカラー階調画像を確認できる。そして、０度の格子角度の回折格子のセル群とは別に＋５度の格子角度の回折格子のセル群２を設けた場合、＋５度の格子角度に対応する角度から表示体１を観察した際にカラー階調画像を確認できる。このように、このセル群２とセル群３の間のセルの格子角度の差を１０度以内にすることで、表示体１を左右方向に傾けて観察した場合、観察される輝度が実際には観察角度により異なっているが、観察者がその輝度の差を識別できなくすることができる。つまり、表示体１を観察する観察者にとって視域が広くなる。

また、例えば、表示体１のセル群３に０度の格子角度の回折格子とは別に＋３０度の回折格子のセル群２の２種類の格子角度の回折格子のセル群を設けるとすると、観察者は表示体１を格子角度０度と格子角度＋３０度に対応する観察角度で観察した場合に、カラー画像を観察できる。一方、格子角度０度と格子角度＋３０の間である格子角度＋１５度に対応する観察角度では、表示体のカラー画像を確認することが困難である。

さらに、例えば、セル群３に０度の格子角度の回折格子とは別に＋５度の格子角度、−５度の格子角度の回折格子のセル群を表示体１に設けることにより、観察者は格子角度０度に対応する観察角度を中心として左右対称な視域を実現できる。通常、表示体１の真贋判定を行う場合、表示体１を観測者の中心から観測し、その後、左右に傾けて視認するため、左右対称な視域は観察者にとっての表示体１のカラー画像の視認性を高める。
（異なる種類の回折格子の組み合わせ）
また、式（２）や式（５）に示したように、異なる種類の回折格子では、それぞれの回折格子の回折効率は異なる。また、同じ種類の回折格子でも格子の高さやブレーズドの近似精度などの回折格子の形状が変われば、回折効率は異なる。

図２Ａのセル群２とセル群３とセル群４に設けられたそれぞれ格子角度ａ´、ｂ´、ｃ´の回折格子は格子角度によらず全て同じ矩形型回折格子であるとする。図７に示すように、それぞれ格子角度が異なる格子角度ａ´、ｂ´、ｃ´の矩形型回折格子がそれぞれ観察角度ａ、ｂ、ｃを基準に光分布を有する。これら異なる格子角度の矩形型回折格子から観察することができる光分布の和が、任意の観察角度での観察輝度となる。

例えば、矩形型回折格子の格子角度がａ´、ｂ´、ｃ´であるとする。この場合、観察者にとって、観察角度ｂではｂ´の矩形型回折格子からの回折光が最も大きく寄与するが、同時にａ´、ｃ´の格子角度の矩形型回折格子からの回折光も観察される。一方、観察角度ｃの場合を考える。この場合、観察者にとって観察される光輝度は格子角度ｃ´の回折格子角度の回折光が最も強く寄与している。また、格子角度ｂ´の回折格子からの回折光も観察される。一方で、格子角度ａ´からの回折光はほとんど寄与しない。よって、観察角度aで観察される光の輝度は観察角度ｂで観察される光の輝度よりも弱い。

また、表示体１には、先に述べた複数種類の形状の回折格子が組み合わされていても良い。組み合わせの一例として、例えば、矩形型回折格子とブレーズド型回折格子の組み合わせが考えられる。

例えば、格子角度ｂ´の回折格子に矩形型回折格子を使用し、格子角度ａ´の回折格子と格子角度ｃ´の回折格子にブレーズド型回折格子を用いる。観察角度ｂでは格子角度ｂ´の矩形型回折格子からの回折光、格子角度ａ´のブレーズド型回折格子からの回折光、格子角度ｃ´のブレーズド型回折の回折光の和が観察される。一方、観察角度ａでは格子角度ｂ´の矩形型回折格子からの回折光、格子角度ａ´のブレーズド型回折格子からの回折光の和が観察される。ブレーズド型回折格子からの回折光は、その回折格子の特徴上、矩形型回折格子からの回折光よりも高い輝度を有するため、観察角度ａでは格子角度ａ´のブレーズド型回折格子と格子角度ｂの矩形型回折格子からの回折光の和のみが観察されるが、その輝度は、観察角度ｂで観察される回折光の輝度と同程度とすることができる。このような矩形型回折格子とブレーズド型回折格子の配置により観察者が観測する視域内で、観察輝度の観察角度依存の小さい表示体を実現できる。
（他の構造との組み合わせ方）
また、図８に示すように表示体１を左右方向に傾けた場合、表示体１に設置された回折格子の格子角度ごとに異なる画像を表示することもできる。図８に示すように観察角度ｂからは絵柄Ａが観察され、観察角度ａと観察角度ｃからは絵柄Ｐが観察されることができる。上述した通り、表示体１に複数の画像を表示させることで表示体１のアイキャッチ効果を高めることができる。

表示体１は、粘着層を付与することができるので偽造防止用ラベルとして印刷物やカードに貼り付けて使用することができる。

例えば、図５に示す表示体１の各層に基材７にはＰＥＴを使用し、光透過層には熱可塑性樹脂を用いる。さらに、光反射層としてアルミ層を設け、さらに粘着層を設ける。この粘着層を用いて、物品に表示体１を支持させる。

表示体１はそれ自体の偽造又は模倣が困難であるため、表示体１が含まれる偽造防止ラベルを物品に支持させれば、真正品であるこの偽造防止ラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。

また、表示体１はカラー画像を表示するため、デザイン性に優れており表示体１のアイキャッチ効果も高い。

本発明は、表示体を観察者から見て水平方向に傾け回折格子のそれぞれのセル群の格子角度に対応した角度で表示体を観察した際に、それぞれのセル群の格子角度に対応する角度でカラー画像を認識することが出来る。回折格子表示体及びラベル付き物品が得られる。

Claims (9)

1. 光を回折することによりカラー画像を表示する回折格子表示体において、
   一つのカラー階調画像データの各画素の赤色、緑色、青色の各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルが一定の順序で配置された複数のセル群を有するセル集合を複数備え、
   前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合における前記セル群の各セルは互いに空間周波数が異なり、かつ、格子角度は等しい回折格子を有し、
   前記複数のセル集合に含まれる前記セル群はセル群間で互いに格子角度の異なる回折格子を有し、
   前記複数のセル集合に含まれる前記セル群のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれセルは一定のセル面積である回折格子表示体。
2. 前記カラー階調画像データの各画素の各要素は１６階調以上で表現されており、前記Ｒ、Ｇ、Ｂのセルのセル面積に対応している請求項１に記載の回折格子表示体。
3. 前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群間のセルの格子角度の差が１０度以内である請求項１又は２に記載の回折格子表示体。
4. 前記複数のセル集合のうち少なくとも一つのセル集合に含まれる前記セル群間のセルの格子角度の差が１０度より大きい請求項１又は２に記載の回折格子表示体。
5. 前記複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群に含まれるセルに用いられる回折格子の少なくとも一つがブレーズド型回折格子で構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の回折格子表示体。
6. 前記複数のセル群のうち少なくとも一つのセル群に含まれる回折格子は矩形型回折格子または正弦波型回折格子から構成され、
   他の少なくとも一つのセル群の回折格子はブレーズド型回折格子で構成される
   請求項１乃至５のいずれかに記載の回折格子表示体。
7. 前記カラー階調画像を観察する向きを正向きとしたとき、
   ブレーズド型回折格子のブレーズドの斜面が観察する向きに対して正向きに配置されている
   請求項５又は６に記載の回折格子表示体。
8. 前記セル群の大きさが３μｍ以上かつ３００μｍ以下である
   請求項１乃至７のいずれかに記載の回折格子表示体。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の回折格子表示体と、この回折格子表示体を支持する物品とを具備したラベル付き物品。

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