JPWO2018097315A1 - 光学フィルム - Google Patents

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Abstract

実施形態は、再生点（２２）からの光の位相成分が計算される複数の単位ブロック（１２）が一定の間隔で配置された記録面（１４）を備えた光学フィルム（１０）であって、記録面（１４）は、再生像が再生される再生点（２２）からの光の位相成分が計算される単位ブロック（１２）が整列した計算要素区画（１６）を備え、第１の再生像は、明るさが均一な単調再生像であり、第２の再生像は、明るさの階調を持つ濃淡再生像である光学フィルムである。

Description

本開示は、計算機によって計算された空間情報の位相成分を記録するための、再生像等に適用される光学フィルムに関する。
近年、計算機によって計算された光の干渉に基づいて制御される光学フィルムとして、計算機合成再生像に関する以下の先行技術文献があげられる。
先行技術文献の例は、証券、カード媒体及び個人認証媒体において使用されるものである。例えば日本国特許第４２５６３７２号明細書には、光の干渉効果を計算機によって計算する手法が開示されている。
干渉縞の情報は光の振幅強度の情報であり、光の振幅強度を光学フィルム上で記録する場合には、記録の方法によるが、再生時に光の強度を落としてしまう可能性がある。また、日本国特許第４２５６３７２号明細書および日本国特許第３８１０９３４号明細書には、参照光と物体光の、光の干渉波の強度を計算し、干渉縞を作製することが開示されている。
しかしながら、これら方法は、参照光が前提となった計算方法であり、物体光を再生する場合には、計算時に定義した参照光の情報が必要となる。つまり、記録時の参照光の情報と同じ条件で光学フィルムを照明した場合にのみ、記録時と同じ条件で再生像が再生される。したがって、再生像は、記録時の参照光の条件に制限された条件でしか得られないという問題がある。
また、計算機合成再生像は再生点の数が重要なパラメータである。絵柄の品質を上げる場合、再生点の数を増やす事で、高精細な絵柄を再生することが可能となるが、再生点の数が多くなるほど、再生像の明るさは減少する。逆に再生点の数を減らすと、再生点を明るくすることが可能であるが、絵柄としての情報が不足する。従って、観察者にとって必要な明るさを保ちながら、高精細な絵柄を再生すること可能な再生点の数を決定する必要がある。
本開示はこのような背景を鑑みてなされたものであり、記録時の参照光の条件を用いずに再生像を再生できるように、計算機によって計算された空間情報の位相成分を記録する光学フィルムのための、再生点の数の最適化を図ることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本開示では、以下のような手段を講じる。
請求項1の発明の光学フィルムは、複数の単位ブロックが一定の間隔で配置された記録面を備え、前記記録面は、第１の再生像を構成する各再生点からの光の位相成分が計算される単位ブロックが整列した第１の計算要素区画と、第２の再生像を構成する各再生点からの光の位相成分が計算される単位ブロックが整列した第２の計算要素区画とを備え、前記第１の再生像は、明るさが均一な単調再生像であり、前記第２の再生像は、明るさの階調を持つ濃淡再生像である。
請求項２の発明の光学フィルムは、請求項１の発明の光学フィルムにおいて、前記第１の再生像が再生される再生点の数は、前記第２の再生像が再生される再生点の密度とは異なる。
請求項３の発明の光学フィルムは、請求項１または２の発明の光学フィルムにおいて、前記記録面は、ｘｙ平面上に定義され、前記再生点は、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ等ピッチで複数配列され、以下の関係、
Figure 2018097315
ここで、Ｎは前記再生点の数、Ｅは前記再生像が再生される環境内の照度、Ｓは前記計算要素区画の面積、δは前記記録面における回折効率、Ｉｔｈは前記再生像に対して所望される光度のしきい値、θは前記計算要素区画を定義するための視域、が成立し、濃淡再生点において再生される濃淡画像の位相成分が、以下の関係、
Figure 2018097315
ここで、Ｗ（ｘ，ｙ）は座標ｘｙにおける位相成分、ｉは虚数、λは前記再生像を再生する際の光の波長、Ｏｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点の座標に一番近い単位ブロックの中心座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロックの座標、φは位相角、ampは濃淡の情報、に従って計算される。
請求項４の発明の光学フィルムは、請求項１または２の発明の光学フィルムにおいて、単調再生点において再生される単調画像の位相成分が、以下の関係、
Figure 2018097315
ここで、Ｗ（ｘ，ｙ）は座標ｘｙにおける位相成分、ｉは虚数、λは前記再生像を再生する際の光の波長、Ｏｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点の座標に一番近い単位ブロックの中心座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロックの座標、φは位相角、に従って計算される。
請求項５の発明の光学フィルムは、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、個人認証情報が記録されている。
請求項１の発明の光学フィルムによれば、再生像を正面方向から観察した際の再生点の解像度を最大化し、視域θ、計算要素区画の面積Ｓに対して、観察する際に必要な明るさを確保できる再生点の数Ｎを決定することが可能となる。また、濃淡再生点において再生される濃淡画像によって、例えば、肖像画、ランドマーク等の絵画を表し、単調再生点において再生される単調画像によって、例えば、トレードマーク、ロゴマーク、符号、および社名等の可読情報を表示することによって、再生像として、美術的な価値と、識別情報とを同時に表現することが可能となる。なお、その際においても、濃淡画像と単調画像との明るさを最適な状態で再生することが可能となる。
請求項２の発明の光学フィルムによれば、複数の再生像を再生することができる。特に、単調による再生像と、濃淡を持つ再生像とを再生することができる。
請求項３の発明の光学フィルムによれば、濃淡画像の位相成分を計算することができる。
請求項４の発明の光学フィルムによれば、単調画像の位相成分を計算することができる。
請求項５の発明の光学フィルムによれば、個人認証情報を記録することができる。
図１Ａは、本開示の実施形態に係る光学フィルムを説明するための概要図である。 図１Ｂは、図１Ａに示される光学フィルム１０を側面から見た図である。 図２は、再生点の配置例を示す配置図である。 図３は、再生点の組合せによって表示された絵柄の例を示す図である。 図４Ａは、奥行情報のみによって再現された再生像を示す図である。 図４Ｂは、輝度情報と奥行情報を考慮して再現された再生像を示す図である。 図５は、奥行情報の概念を説明するための図である。 図６Ａは、図４Ａおよび図４Ｂの情報を用いて異なる観察角度から観察される像を示す図である（正面の場合）。 図６Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂの情報を用いて異なる観察角度から観察される像を示す図である（１０度傾斜の場合）。 図６Ｃは、図４Ａおよび図４Ｂの情報を用いて異なる観察角度から観察さる画像を示す図である（２０度傾斜の場合）。 図７は、再生像が観察方向に応じて異なる見え方をする原理を説明するための図である。 図８は、再生点から構成された計算要素区画を示す図である。 図９Ａは、各再生点の配置を示す図である。 図９Ｂは、各再生点から構成された計算要素区画の全体を示す図である。 図１０は、球帽における照度を説明するための図である。 図１１は、種々のサンプルに対する光度の検証結果を示す図である。 図１２Ａは、サンプルの条件と評価（明るい観察条件）を一覧表示した図である。 図１２Ｂは、サンプルの条件と評価（暗い観察条件）を一覧表示した図である。 図１３は、計算要素区画の重複の一例を示す図である。 図１４は、位相角が記録された単位ブロックの一例を示すＳＥＭ画像である。 図１５Ａは、位相角に対応する凹凸が形成された光学フィルムの例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。 図１５Ｂは、位相角に対応する凹凸が形成された光学フィルムの例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。 図１６Ａは、図１５Ａに示す光学フィルムの応用例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。 図１６Ｂは、図１５Ｂに示す光学フィルムの応用例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。 図１７Ａは、図１６Ａに対応する光学フィルムを含む表示体の構成例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。 図１７Ｂは、図１６Ｂに対応する光学フィルムを含む表示体の構成例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。 図１８Ａは、図１７Ａに示す光学フィルムが対象物へ貼り付けられた表示体の構成例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。 図１８Ｂは、図１７Ｂに示す光学フィルムが対象物へ貼り付けられた表示体の構成例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。 図１９は、再生像を備えた身分証明書の一例を示す図である。 図２０は、濃淡再生点において再生される濃淡画像で絵画を表示し、単調再生点において再生される単調画像で可読情報を表示する例を示す図である。 図２１Ａは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの例を示す断面図である（反射体が存在しない場合）。 図２１Ｂは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの例を示す断面図である（反射体が存在する場合）。 図２２Ａは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。 図２２Ｂは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。 図２３は、基材にボイドが埋め込まれた状態を示す断面図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同様また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。
（実施形態）
図１Ａは、本発明の実施形態に係る光学フィルムを説明するための概要図である。
すなわち、同実施形態に係る光学フィルム１０は、図１Ａに示すように、基材１１の表面に相当し、複数の単位ブロック１２が一定の間隔で配置された記録面１４を備えている。記録面１４は、ｘｙ平面上に定義され、計算要素区画１６を備えている。
図２は、再生点の配置例を示す配置図である。
計算要素区画１６は、複数の単位ブロック１２から構成され、各単位ブロック１２において、再生像が再生される再生点２２からの光の位相成分が計算される領域であり、再生点２２からの視域θによって規定される。再生点２２は、図２の再生点の配置図の例に示されるように、ｘ方向にピッチｐｘで、ｙ方向にピッチｐｙで複数配列される。
図１Ａに示されるように、計算要素区画１６は、再生点２２からの、視域θを見込んだエリアと見ることができる。
図１Ｂは、図１Ａに示される光学フィルム１０を側面から見た図である。
視域θとは、図１Ｂに示されるように、再生点２２の中心から記録面１４へ、垂直方向に向かう線分と、計算要素区画１６のｘ方向およびｙ方向の最外角へ向かう線分との成す角度である。
視域θが大きくなるほど、動的効果の高い、観察範囲の広い再生像となるが、観察範囲も広くなるために、光を広範囲に拡散する必要があり、再生像の明るさは低下する。
また、再生点２２の数が多くなるほど、解像度の高い再生像を得ることができるが、それぞれの再生点２２に光が必要となるために、再生像の明るさは低下する。
図３は、再生点２２の組合せによって表示された絵柄の例として、星形の絵柄を示している。
再生点２２を構成する３次元データは３Ｄポリゴンの様なデータを用いることが一般的である。しかしながら、３Ｄポリゴン自体のデータ作製が煩雑である。図２に示すように再生点２２をｘ方向にピッチｐｘで、ｙ方向にピッチｐｙで、規則的に配列することによって、図４Ａおよび図４Ｂの通り再生点用のデータとして画像データを用いることが可能となる。
図４Ａは、奥行情報のみによって再現された再生像を示す図である。
図４Ｂは、輝度情報と奥行情報を考慮して再現された再生像を示す図である。
３次元情報を表す一例として、図４Ａは、輝度情報として、再生点２２の明るさと、ｘｙ座標の情報とを与え、図４Ｂは、深さ方向として、ｚ方向の情報（奥行情報）を、グレースケール値で与える。
奥行情報は、図５に示すように輝度情報を示す画像と縦横同じ単位ブロック数のデータを用いることによって定義されることができる。
図５は、奥行情報の概念を説明するための図である。
図５に示すような場合、例えば、グレースケール画像の値を深さ方向に対応させることで、奥行情報を２５５階調とすることができる。
このように、（ａ）輝度情報および（ｂ）奥行情報の画像ファイルから、３次元情報を構築することができる。すなわち、計算要素区画１６に（ａ）輝度情報を与えれば、明るさに階調を持つ濃淡再生点となり、（ａ）輝度情報を与えなければ、明るさの等しい単調な再生点となる。
したがって、ある計算要素区画１６（例えば、第１の計算要素区画）では、濃淡再生点において再生される濃淡画像で、肖像画やランドマーク等の絵画を表し、別の計算要素区画１６（例えば、第１の計算要素区画とは異なる第２の計算要素区画）では、単調な再生点において再生される単調画像で、トレードマーク、ロゴマーク、符号、および社名等の可読情報を表示することによって、再生像として、美術的な価値と、識別情報とを同時に表現することが可能となる。なお、その際においても、濃淡画像と単調画像との明るさを最適な状態で再生することが可能となる。また、第１の計算要素区画と第２の計算要素区画とで、異なる画像を表示する場合は、通常、それぞれ必要な再生点２２の数は異なる。
図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、図４Ａおよび図４Ｂの情報を用いて、（ａ）正面方向、（ｂ）１０°傾斜方向、（ｃ）２０°傾斜方向からそれぞれ観察された画像を示すシミュレーションの結果を示す図である。
図７は、再生像が観察方向に応じて異なる見え方をする原理を説明するための図である。
図７は、再生点２２が半円弧状に立体的に配置された例を示している。再生点２２を図２のようにｘ方向にピッチｐｘで、ｙ方向にピッチｐｙで配列することによって、正面方向からユーザＡが観察した場合に、再生点２２の解像度を最大にすることが可能となる。
この場合、ユーザＢのように斜めから観察した場合の画質が劣化にするが、斜め方向から観察するよりも、正面方向の表示が支配的であるため、正面方向に再生像を最適化することが優先される。斜めからは、再生点２２の配置間隔が均一ではなく観察されるため、再生点２２を再生した場合に明るさのアーテファクトができる可能性がある。それに対して、正面方向から観察では、再生点２２の明るさにアーテファクトは生じにくく、正面方向では高品位に再生像が表示される。
ここで、再生像の明るさを再生点２２から見かけ上放射される光度Ｉ（ｌｍ／ｓｒ）とみなし、計算要素区画１６の面積と、視域θとの関係を以下に説明するように定式化する。
ここで、再生像を観察する環境内の照度をＥ（ｌｘ）とし、計算要素区画１６の面積をＳ（ｍ２）とする。計算要素区画１６の面積Ｓは、例えば図８に示す通りである。
図８は、再生点から構成された計算要素区画を示す図である。
図９Ａは、各再生点の配置を示す図である。
図９Ｂは、各再生点から構成された計算要素区画１６の全体を示す図である。
図８は、図９Ａの再生点２２から計算された記録面１４上の計算要素区画１６の部分（図９Ｂ）を塗りつぶしたものである。
回折効率をδ（０〜１）とすると、計算要素区画１６から反射される全光束はＦｈ（ｌｍ）＝Ｅ・Ｓ・δとなる。再生点２２の数をＮとすると、１つの再生点２２に割り当てられる全光束の平均であるＦｐ＝Ｆｈ／Ｎとなる。
図１０は、球帽３１における照度を説明するための図である。
図１０に示す通り、再生点２２からの距離がＲである視域θでの球帽３１の面積は、Ｓθ＝２πＲ２（１−ｃｏｓθ）となる。よって、球帽３１での照度はＥ＝Ｆｐ／Ｓθとなる。また、再生点２２からの光度Ｉ（ｌｍ／ｓｒ）はＩ＝Ｅ・Ｒ２となり、式を整理すると下記（１）の通りとなる。
Figure 2018097315
したがって、再生像に対して所望されるしきい光度Ｉｔｈ以上の明るさが必要な場合、以下の（２）式の関係が成立することになる。
Figure 2018097315
そして、上記（２）を変形することによって、以下の（３）式が得られる。
Figure 2018097315
ここで、回折効率は、位相分布をブレーズド型とすることで、特定の波長に対して最大１００％に近い回折効率を得ることができる。すなわち、位相分布をブレーズド型とすることでδ＝１と見なすことができる。また再生像を観察する環境内は主に室内であり、その環境の照度Ｅは、ＪＩＳ Ｚ９１１０：２０１０から、作業環境下では最小１００（ｌｘ）、最大１５００（ｌｘ）程度となる。
以上を考慮し、室内環境で再生像の観察を行う場合における再生点２２の数Ｎに関する検討を行うために、計算要素区画１６の面積Ｓと、再生点２２の数Ｎの明るさの異なる再生像を実際に作製し、目視観察によって明るさの検証を行った。その結果を、図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す。
図１１は、種々のサンプルに対する光度の検証結果を示す図である。
図１２Ａは、サンプルの条件と評価（明るい観察条件）を一覧表示した図である。
図１２Ｂは、サンプルの条件と評価（暗い観察条件）を一覧表示した図である。
図１１の縦軸は光度を示し、横軸はサンプル番号を示す。光度は、人間の目には対数で効くことが知られている。従って、縦軸は、対数表示としている。サンプル番号毎の具体的な条件は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示す通りである。図１１に示す曲線αは、環境の照度Ｅが１５００（ｌｘ）において、図１２Ａに示すような条件で得られた。また、図１１に示す曲線βは、環境の照度Ｅが１００（ｌｘ）において、図１２Ｂに示すような条件で得られた。
サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．９の作製方法について説明する。すなわち、先ず、３次元情報を持つ入力画像から位相成分を計算した結果をＢＭＰ画像として出力し、電子線描画装置にてレジストに露光した後、レジストを現像処理した。次に、現像処理後のレジストにＮｉスパッタを５０ｎｍかけた後、電鋳処理によって、電鋳版を作製した。そして、作製した電鋳版からＵＶ硬化性樹脂を用いて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基材上に複製を行った。さらに、作製したＰＥＴ基材上の複製物に対してＡｌを５０ｎｍ蒸着した。このようにしてサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．９を作製した。
図１１の曲線αおよび図１２Ａから分かるように、環境の照度Ｅが１５００（ｌｘ）である場合、サンプルＮｏ．６は、明るさの許容範囲内であったものの、サンプルＮｏ．７はやや暗く、サンプルＮｏ．８では再生像が暗く、視認困難となった。視認困難であるとは、再生像が暗い場合、再生像の絵柄が判別不可能なことを意味する。
一方、図１１の曲線βおよび図１２Ｂから分かるように、環境の照度Ｅが１００（ｌｘ）である場合、サンプルＮｏ．４は明るさの許容範囲であったものの、サンプルＮｏ．５では再生像が暗く、視認困難となった。
以上の結果から、再生された３次元情報を持つ再生点２２を、人間の目で視認でき、光度は１．２Ｅ−５（ｃｄ）が限界であることがわかった。また、一般的に人間の目は照度の高い環境下にて視力が上がることが知られている。しかしながら、再生像の観察は２００ｎｍ程度の距離から観察した結果であり、非常に近距離であるため、上記各サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．９を用いてなされた結果では、照度の差で視認できる光度の限界値に差はなかった。
以上の知見に基づけば、上記（３）式より、下記（４）式が得られる。
Figure 2018097315
次に、計算機によってなされる、位相成分に基づいた位相角の計算について説明する。
位相角φは、位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）から、下記式に従って、計算機によって計算される。
Figure 2018097315
ここで、ｉは虚数、λは再生点２２に再生像を再生する際の光の波長、Ｏｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点２２の座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロック１２の座標である。
図１３は、複数の計算要素区画が重なり合う場合における計算要素区画を示す図である。
先ず、計算機は、例えば図１３に例示するように、１つの再生点２２（＃ａ）によって規定される計算要素区画１６（＃Ａ）と、位相角記録領域１８（＃１）とが重なる領域である重複領域１９（＃１）、および、計算要素区画１６（＃Ａ）と、位相角記録領域１８（＃２）の一部とが重なる領域である重複領域１９（＃２−１）に含まれる単位ブロック１２を対象として、再生点２２（＃ａ）からの光の位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）を計算する。
再生点２２は、１つまたは複数存在する。したがって、計算要素区画１６は、１つまたは複数の再生点２２の各々に１対１で対応して、１つまたは複数の再生点２２と同数存在する。
再生点２２が、複数存在する場合、計算機はさらに、例えば図１３に例示されるように別の再生点２２（＃ｂ）によって決定される計算要素区画１６（＃Ｂ）と、位相角記録領域１８（＃２）とが重なる領域である重複領域１９（＃２）に含まれる単位ブロック１２を対象として、再生点２２（＃ｂ）からの光の位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）を計算する。
図１３に例示するように、２つの計算要素区画１６（＃Ａ）、１６（＃Ｂ）が重なり合う場合は、位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）の和を計算する。
計算機はさらに、計算された位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）に基づいて、位相角φを計算し、計算された位相角φの数値情報を、対応する重複領域１９に記録する。
ところで、単位ブロック１２に数値情報を記録する回数が増加すると、それに伴って情報量も増加し、計算時間も増大する。情報量が多すぎると、再生点２２において再生される再生像のコントラストが落ちる要因ともなる。よって、たとえば、重複領域１９（＃２−１）のように、複数の再生点２２（＃ａ、＃ｂ）の位相角記録領域１８が重なる部分について、より明瞭な再生像を得るためには、重なり量が少なく、重なる回数が少ない方が好ましい。
したがって、記録面１４上に計算要素区画１６が複数存在する場合には、複数の計算要素区画１６が、少なくとも位相角記録領域１８において重ならないようにすることが理想的である。
そして、視野角θによって規定される計算要素区画１６と、位相角記録領域１８とが重複する領域である重複領域１９における単位ブロック１２に対して、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）が計算され、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）から位相角φが計算される。前述したように、視野角θの上限が規定され、位相角φが計算される領域も重複領域１９に限定されるので、計算時間は短縮される。そして、計算された位相角φは、重複領域１９における対応する単位ブロック１２に記録される。
図１４は、位相角φが記録された単位ブロック１２の一例を示すＳＥＭ画像である。
図１５Ａは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。
図１５Ｂは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。
図１４に示される単位ブロック１２は、一辺の長さがｄである正方形をしており、ｘ方向とｙ方向との両方において配列間隔ｄで２次元配列されている。その原版を用いて、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ樹脂等にて、例えば図１５Ａに示すように基材１１に面して設けられた位相角記録層２４に対して、凹凸を形成する。このようにして、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を得る。
また、反射光を観察する場合には、図１５Ｂのように、位相角記録層２４の表面に、反射層２６をコーティングしても良い。なお、反射光を観察せず、透過光のみを観察する場合には、図１５Ｂのように、位相角記録層２４の表面に反射層２６をコーティングしなくても良い。
以上は、原版を用いて、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を形成する例について説明したが、他の手法として、ハロゲン化銀露光材料を露光現像し、漂白後現像銀をハロゲン化銀などの銀塩に変えて透明にするようにしても良い。あるいは光によって屈折率や表面の形状が変化するサーモプラスチック等も利用するようにしても良い。
図１６Ａは、図１５Ａに示す単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。
図１６Ｂは、図１５Ｂに示す単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。
図１６Ａおよび図１６Ｂでは、必要に応じて、基材１１に剥離層２７を積層し、さらに剥離層２７に位相角記録層２４を積層し、さらに位相角記録層２４に粘着層２８を積層し、この粘着層２８によって、対象物に貼り付け可能な構成とした光学フィルム１０を例示する断面図である。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１５Ａおよび図１５Ｂにそれぞれ対応しており、図１６Ａは、位相角記録層２４に、反射層２６がコーティングされていない光学フィルム１０の構成例を、図１６Ｂは、位相角記録層２４に、反射層２６がコーティングされている光学フィルム１０の構成例をそれぞれ例示している断面図である。
図１７Ａおよび図１７Ｂは、図１６Ａおよび図１６Ｂにそれぞれ対応しており、粘着層２８を介して、対象物２９に転写された後に、剥離層２７から基材１１が剥離された光学フィルム１０を含む表示体４０の構成例を示す断面図である。
なお、基材１１に用いる材料は、ガラス基材のようなリジッドなものでも良いし、フィルム基材でも良い。例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチックフィルムを用いることができるが、位相角記録層２４を設けた際にかかる熱や圧力等によって変形や変質の少ない材料を用いることが望ましい。なお、用途や目的によっては紙や合成紙、プラスチック複層紙や樹脂含浸紙等を基材１１として用いても良い。
剥離層２７には、樹脂および滑剤を用いることができる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を用いることができる。樹脂としては、アクリル樹脂やポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂である。また、滑剤としては、ポリエチレンパウダー、パラフィンワックス、シリコーン、カルナバロウ等のワックスが好適である。これらは剥離層２７として、基材１１にグラビア印刷法やマイクログラビア法等のような公知の塗布方式によって形成される。剥離層２７の厚みは、０．１μｍ及至２μｍの範囲とできる。
位相角記録層２４には、樹脂を用いることができる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、ラジカル重合性不飽和基を有する熱成形性材料、電子線硬化性樹脂等が好適である。樹脂として、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレートが用いられる。位相角記録層２４の厚みは、０．５μｍ及至５μｍの範囲とできる。
反射層２６は、インキを用いて形成すことができる。このインキは、印刷方式により、オフセットインキ、活版インキ、およびグラビアインキ等を用いることができ、組成の違いにより、樹脂インキ、油性インキ、および水性インキが用いることができる。また、乾燥方式の違いに応じて、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキおよび紫外線硬化型インキを用いることができる。
また、反射層２６の材料の例として、照明角度または観察角度に応じて色が変化する機能性インキを使用しても良い。このような機能性インキとしては、光学的変化インキ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）、カラーシフトインキおよびパールインキを用いることができる。
反射層２６の材料として無機化合物も用いられる。無機化合物としては、金属化合物が好適であり、ＴｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳが用いられる。無機化合物は、屈折率が高く反射率を高めやすい。また、反射層２６の材料として金属が用いられる。金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕを用いることができる。気相堆積法により無機化合物、金属を用いた反射層２６を形成することができる。気相堆積法としては蒸着、ＣＶＤ、スパッタを用いることができる。反射層２６の厚みは、４０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下とすることができる。反射層２６の反射率は、３０％以上７０％以下とできる。３０％以上であれば、下地の印刷層があっても、十分な反射が得られる。７０％より反射率が高いと下地の印刷層を観察しづらくなる。
図１７Ａおよび図１７Ｂに示す表示体４０は、光学フィルム１０が対象物２９に貼り付けられてなる。対象物２９としては、紙幣、クーポン、スタンプ、カード、サイネージ、ポスター、タグ、シール等である。粘着層２８は、対象物２９と密着できれば良く、材質は問わないが、接着剤等である。
対象物２９は、紙、ポリマー等、粘着層２８を介して貼り付け可能なものであれば、特に限定されない。
また、擦れ等により、容易に傷がつくと再生像にボケが発生するため、表示体４０の表面に保護層（図示せず）を設けてもよい。保護層は、ハードコート性も付与することができる。ハードコート性は、鉛筆硬度試験（ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４）において、Ｈ以上５Ｈ以下の硬度であるとすることができる。
表示体４０の表面の２０°グロス（Ｇｓ（２０°））は１５以上７０以下が好ましい。２０°グロス（Ｇｓ（２０°））が１５に満たない場合、防眩性が強くなり、再生点２２がうまく結像しなくなる。一方、２０°グロス（Ｇｓ（２０°））が７０を超えるような場合、防眩性が不十分なため再生像に反射光が映りこみ、再生像の撮像、観察が困難となる。なお、より好ましい２０°グロス（Ｇｓ（２０°））は、２０以上６０以下の範囲内である。
また、位相角記録層２４の透過像鮮明度（Ｃ（０．１２５）＋Ｃ（０．５）＋Ｃ（１．０）＋Ｃ（２．０））の値は、２００％以上とすることができる。また、位相角記録層２４のヘイズ（Ｈｚ）は１．０％以上２５％以下とすることができる。２０°グロスの測定は、光沢度計（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ製ｍｉｃｒｏ−ＴＲＩ−ｇｌｏｓｓ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に基づきを測定した。透過像鮮明度の測定は、写像測定器（スガ試験機社製、商品名；ＩＣＭ−１ＤＰ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に基づき測定した。
防眩性フィルムを透過する光は、移動する光学くしを通して測定した際の最高波長Ｍおよび最低波長ｍから、Ｃ＝（Ｍ−ｍ）／（Ｍ＋ｍ）×１００の式に基づく計算により求められる。透過像鮮明度Ｃ（％）は、値が大きいほど、画像が鮮明で、良好であることを表す。測定には４種類の幅の光学くし（０．１２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ）を使用したので、１００％×４＝４００％が最大値となる。
へイズ（Ｈｚ）は、ヘイズメータ（日本電色工業製ＮＤＨ２０００）を用いＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に準じてヘイズ（Ｈｚ）を測定した。
全光線反射率は、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じ、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計であるＵ−４１００と、積分球とを用いて行うことができる。
なお、変形例として、剥離層２７がなく、基材１１に位相角記録層２４を直接積層した構成の光学フィルム１０も可能である。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、そのような光学フィルム１０が対象物２９へ貼り付けられた表示体４０の構成例を示す断面図である。
この場合、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、剥離層２７がないことから、対象物２９への貼り付け後も、基材１１が残っている。
次に、以上のように構成した本開示の実施形態に係る光学フィルム１０の作用について説明する。
まず、本実施形態に係る光学フィルム１０を対象として、計算機を用いて再生像計算が行われる場合、各再生点２２からの視域θの上限が限定される。
そして、視域θによって規定される計算要素区画１６における単位ブロック１２に対して、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）が計算され、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）から位相角φが計算される。前述したように、視域θの上限が限定され、位相角φが計算される領域も制限されるので、計算時間は短縮される。そして、計算された位相角φは、計算要素区画１６内の対応する単位ブロック１２に記録される。
これによって、再生点２２では、計算要素区画１６に光が当たった場合にのみ再生像が再生されるようになる。したがって、光の当たり方を制御することによって、再生点２２における再生をスイッチすることが可能となる。しかも、本実施形態では、光の振幅情報はそのままで、位相角φのみが計算される。すなわち、光の位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）のみが変調され、光の振幅については理論上変調されない。このため、明るさを変化させることなく、高輝度を保ったまま光を制御することが可能となる。
また、前述したように、視域θが大きくなるほど、動的効果の高い、観察範囲の広い再生像となるが、観察範囲も広くなるために、光を広範囲に拡散する必要があり、再生像の明るさは低下する。
しかしながら、本実施形態に係る光学フィルム１０によれば、視域θの上限が限定されていることから、再生像の明るさの低下を抑えることができる。さらには、ノイズとして寄与する範囲の計算が行われなくなることにより、再生点２２上における再生像の再生時のノイズの重畳も回避され、より鮮明な再生像が得ることが可能となる。
また、前述したように、再生点２２の数が多くなるほど、解像度の高い再生像を得ることができるが、それぞれの再生点２２に光が必要となるために、再生像の明るさは低下する。
しかしながら、本実施形態に係る光学フィルム１０によれば、前述した（３）式に基づいて、所望される明るさを保つことができる、再生点２２の上限数を把握することができる。すなわち、再生像を正面方向から観察した際の再生点２２の解像度を最大化しつつ、視域θ、計算要素区画の面積Ｓに対して、観察する際に必要な明るさを確保するための再生点の数Ｎを決定することが可能となる。
（応用例）
上述したような本実施形態に係る光学フィルム１０に個人認証情報を記録するための応用例について説明する。
本実施形態に係る光学フィルム１０を、個人認証情報の記録のために利用するためには、再生点２２において再生される再生像に意味を持たせるように、計算要素区画１６に形状自体に意味のある図形を形成する。例えば、使用する個人の名前や、顔写真等のような意味のある形状の図形を計算要素区画１６に形成する。
これに応じて、例えば、図１９に示すように、身分証明書等の個人認証媒体３０における再生点において、その図形に応じた再生像１７が再生される。
図１９は、再生像を備えた身分証明書の一例を示す図である。
図１９における再生像１７は、３次元的な動的効果を有し、視認可能である。また、この再生像１７によって、絵柄のみならず、文字を再生することも可能である。
さらには、ある計算要素区画１６（例えば、第１の計算要素区画）では、再生点の振幅を変調すれば、明るさに階調を持つ濃淡再生点とすることができ、ある計算要素区画１６（例えば、第２の計算要素区画）では、再生点の振幅を変調すれば、明るさの等しい単調再生点とすることができるので、例えば図２０に示すように、濃淡再生点において再生される濃淡画像Ｔで、肖像画、ランドマーク等の絵画を表示し、単調再生点において再生される単調画像Ｈで、トレードマーク、ロゴマーク、符号や社名等の可読情報を表示することができる。
図２０は、濃淡再生点において再生される濃淡画像で絵画を表示し、単調再生点において再生される単調画像で可読情報を表示する例を示す図である。
図２０に例示するように、再生像として、美術的な価値と、識別情報とを同時に表現することが可能となる。なお、その際においても、濃淡画像Ｔと単調画像Ｈとの明るさを最適な状態で再生することが可能となる。また、単調画像Ｈでは、深さを一定とすることにより、特定の色を強く回折することもできる。これにより、単調画像Ｈの情報を印象付けることができる。さらに、単調画像Ｈの一領域（例えば、領域Ｌ）を特定の色とし、また別の領域（例えば、領域Ｇ）を異なる色とし、それ以外の領域（例えば領域Ｏ）を無彩色としても良い。これにより、例えば、ナショナルカラーを表現することができる。
（変形例１）
実施形態では、計算要素区画１６における単位ブロック１２に、対応する位相角φの数値情報を記録することについて説明した。本変形例では、計算要素区画１６における単位ブロック１２に、位相角φの数値情報を記録する代わりに、計算機が、位相角φを、対応する単位ブロック１２の凹凸の高さに変換し、位相角φに対応する高さを有する凹凸を、計算要素区画１６の単位ブロック１２に形成することによって、位相角φを計算要素区画１６の単位ブロック１２に記録する。
図２１Ａは、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２の例を示す断面図である（反射体が存在しない場合）。
図２２Ｂは、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２の例を示す断面図である（反射体が存在する場合）。
位相角φを、凹凸の高さに変換する際には、計算機が、位相角φを０〜２πの範囲で計算し、さらに計算結果を画像に出力するために、８ビットのグレースケール値に変換する。この場合、２πが８ビットのグレースケール値の２５５に相当する。その後、計算結果を元に、電子線描画装置によって、レジスト基材へパターンを描画する。
電子線描画装置がマルチレベルの露光に対応していない場合には、同一箇所に多段階行うことによって、マルチレベルに近い露光を行うようにしても良い。３回露光することによって、８段階のマルチレベルを表現することが可能となる。その後、レジストを現像処理し、現像したレジストを用い電鋳処理を行い、原版を得る。
その原版を用いて、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ樹脂等にて、例えば図２１Ａに示すように基材１１上に設けられた位相角記録層２４に対して、凹凸を形成する。このようにして、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を得る。
また、反射光を観察する場合には、図２１Ｂのように、位相角記録層２４の表面に、例えば金属層である反射層２６でコーティングしても良い。なお、反射光を観察せず、透過光のみを観察する場合には、図２１Ａのように、位相角記録層２４の表面に反射層２６をコーティングしなくても良い。
以上は、原版を用いて、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を形成する例について説明したが、他の手法として、ハロゲン化銀露光材料を露光現像し、漂白後現像銀をハロゲン化銀などの銀塩に変えて透明にするようにしても良い。あるいは光によって屈折率や表面の形状が変化するサーモプラスチック等も利用するようにしても良い。
図２２Ａは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在しない場合）。
図２２Ｂは、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックの応用例を示す断面図である（反射層が存在する場合）。
図２２Ａおよび図２２Ｂに示す構成は、必要に応じて、基材１１上に剥離層２７が配置され、さらに剥離層２７の上に位相角記録層２４が形成され、さらに位相角記録層２４の上に粘着層２８が配置され、この粘着層２８によって、対象物（図示せず）に貼り付け可能な構成とされている。
図２２Ａおよび図２２Ｂは、図２１Ａおよび図２１Ｂにそれぞれ対応しており、図２２Ａは、位相角記録層２４の上に、反射層２６が配置されていない構成例を、図２２Ｂは、位相角記録層２４の上に、反射層２６が配置されている構成例をそれぞれ例示している。
上述したように、本変形例によれば、位相角φを、計算要素区画１６の単位ブロック１２の凹凸の高さに変換し、位相角φに対応する高さを有する凹凸を、計算要素区画１６の対応する単位ブロック１２に形成することによって、再生点２２において再生像１７を再生し、かつ実施形態で説明したような作用効果を奏することが可能となる。
（変形例２）
実施形態では、計算要素区画１６における単位ブロック１２に、対応する位相角φの数値情報を記録することについて説明した。本変形例では、位相角φの数値情報を記録する代わりに、計算機が、位相角φの変化を、記録面１４の屈折率からの変化量に変換する。さらに、計算機が、その屈折率の変化量を実現するボイドに変換する。そして、このボイド２３を、例えば、図２３に示すように、計算要素区画１６の単位ブロック１２の場所に相当する基材１１に埋め込むことによって、位相角φを計算要素区画１６の単位ブロック１２に記録する。
図２３は、基材にボイドが埋め込まれた状態を示す断面図である。
上述したように、本変形例によれば、位相角φの変化を、記録面１４の屈折率からの変化量に変換し、その変化量を実現するボイド２３を、計算要素区画１６の単位ブロック１２の場所に相当する基材１１に埋め込むことによって、再生点２２において再生像を再生し、かつ実施形態で説明したような作用効果を奏することが可能となる。
以上、本開示を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本開示はかかる構成に限定されない。本開示に明示、暗示された技術的思想において、当業者であれば、想到し得る変更例及び修正例についても、本開示の技術的範囲に属する。

Claims (5)

  1. 複数の単位ブロックが一定の間隔で配置された記録面を備え、
    前記記録面は、第１の再生像を構成する各再生点からの光の位相成分が計算される単位ブロックが整列した第１の計算要素区画と、第２の再生像を構成する各再生点からの光の位相成分が計算される単位ブロックが整列した第２の計算要素区画とを備え、
    前記第１の再生像は、明るさが均一な単調再生像であり、前記第２の再生像は、明るさの階調を持つ濃淡再生像である、光学フィルム。
  2. 前記第１の再生像が再生される再生点の数は、前記第２の再生像が再生される再生点の密度とは異なる、請求項１に記載の光学フィルム。
  3. 前記記録面は、ｘｙ平面上に定義され、
    前記再生点は、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ等ピッチで複数配列され、以下の関係、
    Figure 2018097315
     ここで、Ｎは前記再生点の数、Ｅは前記再生像が再生される環境内の照度、Ｓは前記計算要素区画の面積、δは前記記録面における回折効率、Ｉｔｈは前記再生像に対して所望される光度のしきい値、θは前記計算要素区画を定義するための視域、が成立し、
    濃淡再生点において再生される濃淡画像の位相成分が、以下の関係、
    Figure 2018097315
     ここで、Ｗ（ｘ，ｙ）は座標ｘｙにおける位相成分、ｉは虚数、λは前記再生像を再生する際の光の波長、Ｏｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点の座標に一番近い単位ブロックの中心座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロックの座標、φは位相角、ampは濃淡の情報、に従って計算される、請求項１または２に記載の光学フィルム。
  4. 単調再生点において再生される単調画像の位相成分が、以下の関係、
    Figure 2018097315
     ここで、Ｗ（ｘ，ｙ）は座標ｘｙにおける位相成分、ｉは虚数、λは前記再生像を再生する際の光の波長、Ｏｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点の座標に一番近い単位ブロックの中心座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロックの座標、φは位相角、に従って計算される、請求項１または２に記載の光学フィルム。
  5. 個人認証情報が記録された、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
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