JP2012198481A - 画像表現体 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム転写体の意匠性を高めるとともに、耐偽造、改竄性に優れ、かつ迅速で確実に真偽判定が可能な画像表現体を作ること。
【解決手段】回折格子形成層３と反射層４より構成され、回折格子形成層３と反射層４との界面に、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有する第一要素と、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有さない第二要素を、選択的に複数配置し形成された画像表示体であって、第一要素と第二要素の面積あたりの占有率、及び第一要素と第二要素の反射層４の可視光波長域における分光反射率を変えた画像諧調が形成されたことを特徴とする画像表現体。
【選択図】図１

Description

本特許は反射特性の異なる２種類以上の反射層とホログラム形成層で構成される単位要素を組み合わせることで画像とホログラム画像を同時に持つ画像表現体に関するものである。

光の干渉を用いて立体画像や特殊な装飾画像を表現し得る、ホログラムや回折格子、光学特性の異なる薄膜を重ねることにより、見る角度により色の変化を生じる多層薄膜の様なＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）の利用が継続的に増加している。精細な画像表現を簡易に偽造することは依然困難であり、現在でも偽造防止技術の代表となっている。

特にセキュリティが必要となる分野ではホログラムが非常によく使われている。使用例としては透明、または半透明のホログラム転写体を被転写体である個人情報を有する文書に転写・貼付することで被転写体に記載してある個人情報の偽造、改竄を困難にするものである。

そのホログラム転写体の意匠性を高めることが求められ、そのために数種類のホログラム転写体や多層膜転写体を含む複数のパネルからホログラム転写体や多層膜転写体を、画素として転写し、カスタムホログラムを形成する画像形成方法が提案されている（特許文献１）。

また、意匠性を高めるために黒リボンと組み合わせ、回折光によって表現される色に加え黒を表現する提案がなされている。しかし黒色が表現できてもセキュリティ性が高まるとは必ずしも言えない（特許文献２）。

黒色だけではなく、プロセスインキを用い回折格子形成層を彩色することでさらに意匠性を高める提案がなされている。しかし回折格子形成層に彩色することで意匠性は高まるものの彩色によってセキュリティ性が高まるとは必ずしも言えない。それはホログラム層を彩色した時と非常に類似した視覚効果を回折格子形成層に彩色しないでも出すことがそれほど困難ではないからである。例えば予め画像を用意しておき、この画像に合わせて回折格子を形成することはそれほど難しいことではなく、こうすることにより非常に似た視覚効果を持たせることは可能である（特許文献３）。

特開２００５−５３８４２３号公報 特開２００６−３０１０８１号公報 特開２００５−２３４５５９号公報

本発明は、前記彩色ホログラム転写体の問題点に鑑みてなされた発明であり、基板上の画像とホログラム画像形成部との分離を防止でき、ホログラム転写体の意匠性を高めるとともに、セキュリティ性を高め、耐偽造、改竄性に優れ、かつ迅速で確実に真偽判定が可能な画像表現体を作ることにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、回折格子形成層と反射層より構成され、回折格子形成層と反射層との界面に、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有する第一要素と、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有さない第二要素を、選択的に複数配置し形成された画像表示体であって、第一要素と第二要素の面積あたりの占有率、及び第一要素と第二要素の反射層の可視光波長域における分光反射率を変えた画像諧調が形成されたことを特徴とする画像表現体である。

また、請求項２に記載の発明は、第一要素と第二要素、及び第一要素と第二要素における反射層の分光反射率を要素毎に変えた画像表示体において、回折格子又はホログラム構造の回折効率と分光反射率の異なる反射層の反射率の積が特定波長域で同一である回折格子又はホログラムの凹凸構造を有する要素によって形成された回折格子又はホログラム画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の画像表現体である。

印刷やコーテイングの様にインキを用いずに、反射層の光学的性質により彩色した画素を彩色格子有、彩色格子無、透明格子有、透明格子無等複数のシートを組み合わせにより、画像形成することにより、基板上の画像とホログラム画像形成部との分離ができない、非常に耐偽造、改竄性が高く、かつ迅速で確実に真偽判定が可能な画像表現体を作ることができる。

転写シートの構造及び転写操作を示す断面概念図である。 彩色・ホログラム画像例 彩色・ホログラム画像を分解、彩色格子無用画像（ＺｎＳｅ） 彩色・ホログラム画像を分解、彩色格子有用画像（ＺｎＳｅ） 彩色・ホログラム画像を分解、透明格子無用画像（ＺｎＳ） 彩色・ホログラム画像を分解、透明格子有用画像（ＺｎＳ） ＺｎＳ薄膜の波長による屈折率と消衰係数の変化を示すデータ。 ＺｎＳｅ薄膜の波長による屈折率と消衰係数の変化を示すデータ。 本発明に用いた回折格子モデルの断面概念図である。 ＺｎＳ、ＺｎＳｅの波長による回折効率の変化を示すデータである。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。本発明のホログラム画像形成方法である被転写体にホログラムを転写する操作の一例を説明する。図１は転写シート断面であり、耐熱性のある基板層１上に剥離・保護層２を形成し、この上に回折格子形成可能な樹脂層（以下回折格子形成層３）を形成する。回折格子形成層３には目的に応じてデザインされた回折格子が形成される。この回折格子形成層３に回折輝度向上のために反射層４が形成される。

透明ホログラムの反射層材料のひとつとしてＺｎＳがある。ＺｎＳの反射特性が可視域全体でほぼ一定で高い反射特性を示すためである。上記２層、回折格子形成層３と反射層４を一まとまりとして（以下ホログラム転写体６）を被転写体７に転写する。被転写７体にホログラム転写体６を転写するにはさらに接着層５が必要である。

接着層５はホログラム転写体６に塗工する場合もあるし別途接着層シートを用意することもある。接着層５を介して基板層１、剥離・保護層２、ホログラム転写体６を被転写体７に接して熱を加えると接着層５の作用でホログラム転写体６が被転写体７に接着され、同時に剥離・保護層３を境にホログラム転写体６が基板層１より剥離し、ホログラム転写
体６が被転写体７に転写となる。剥離・保護層２は別々の構成の場合もあるが、１層構成の場合もある。

この転写をホログラム転写体６全体に熱をかけるのではなく、転写体の一部分を単位要素化して転写することも可能である。

図２に示すような画像を考えてみる。簡単のため彩色は１色とする。縦線域１１，１２は彩色していることを示し、それ以外は無色１３，１４であり、横線１２，１４は回折格子を有することを示す。この図では彩色１１，１２によって”Ｘ”像を示し、回折格子を有するホログラム１２，１４で”Ｓ”像をあらわすようになっている。

この例では彩色・格子共に持つ単位要素、彩色のみ持つ単位要素、格子のみ持つ単位要素、どちらも持たない単位要素の４つの種類の単位要素を組み合わせて１層構造で成り立っている。

しかしまず”Ｘ”像に彩色した彩色画像を用意しこれにうまく合うよう回折格子を”Ｓ”像彩色画像上に形成すると回折格子形成層３に彩色したときと極めて視覚的に類似した表示体が得られる。具体的には彩色画像と意図するホログラムが得られるよう回折格子を配置したシートを別々に用意しこれらを精密に張り合わせる方法があり、これ自体はそれほど難しいことではない。

このように回折格子形成層３の彩色ではセキュリティ性が高いとは必ずしも言えないということになる。これは基板上の画像とホログラム画像形成部を分離できるところに原因がある。

ＺｎＳ同様に透過性があり、かつ屈折率が高い材料としてＺｎＳｅがある。図７にＺｎＳの、図８にＺｎＳｅの屈折率，消衰係数を横軸に波長をとって示す。ＺｎＳとＺｎＳｅの分光特性の大きな違いはＺｎＳｅは赤外から赤色域に高い透過性を持ち、緑より波長の短い域では急速に消衰係数が上昇する点である。ＺｎＳｅを通った光は緑・青域の光は急速に減衰するため赤く見える。この性質によりＺｎＳｅを反射層に使用した場合、反射層を透過して反射層４と回折格子形成層３との界面で反射した光の緑・青域の光強度が著しく小さくなるため赤いホログラム転写体６となる。このような光学的性質を持つ材料を反射層に使用した場合、基本的には格子形成層の光学的性質と反射層材料の光学的性質の積で反射層付回折格子の性質が決まる。

図７，８の分光データを使用して図９に表す回折格子モデル（格子の深さは１２０ｎｍ、反射層の厚さは５０ｎｍ）を使用し、反射層材料がＺｎＳ、ＺｎＳｅの時に図９中の回折格子モデルにより回折光の強度が波長に対してどのようなるかを計算した。入射光の波長は４５０ｎｍから６５０ｎｍとしている。図１０に回折光強度の計算結果を示す。図１０に示すように赤域では回折光強度は反射層材料がどちらでもほぼ同じであるが緑域ではＺｎＳに比べてＺｎＳｅの回折光強度は極端に低くなり、反対に青部ではＺｎＳｅの回折光強度が高くなる。

ＺｎＳ、ＺｎＳｅを反射層４に使用したホログラム転写体６は、上記のような特性が得られる。そこで先の例で彩色ホログラム転写体６の替わりにＺｎＳｅ反射層４の転写体を使用し、画像形成するとＺｎＳｅの色味で基板上に画像を表示し、回折格子でホログラム画像を表示できる。但し先の例と異なり、ホログラム画像は回折光の色によって像が異なってくる。

ＺｎＳｅの色味で画像形成する場合は先の例のようにホログラム画像と基板上の画像を
分離表現できないため、それぞれの画像を別々に用意し、それらを重ねるという手法は適用できない。

次に本発明の実施形態を説明する。本発明には反射層４が施されていて回折格子がある転写体１２，１４と回折格子がない転写体１１，１３、さらに反射層４がＺｎＳ、ＺｎＳｅの２種類を必要とするため、最低４種類の転写体が必要である。以下最も簡単な例である画像、ホログラム画像ともに１つの場合について反射層材料にＺｎＳ、ＺｎＳｅを使用して上記同様”Ｘ”像と”Ｓ”像を表す場合について説明する。

転写方法を説明する。ＺｎＳｅ反射層格子有１２、ＺｎＳｅ反射層格子無１１、ＺｎＳ反射層格子有１４、ＺｎＳ反射層格子無１３のそれぞれの転写体は予め設定されている画像情報に従って選択的に単位要素化され基板上に配置される。画像情報は画像用とホログラム用の２つの画像が成立するように４つの転写体それぞれの専用画像に変換される。具体的には図２の画像情報を例にするとＺｎＳｅ反射層格子無１１、ＺｎＳｅ反射層格子有１２、ＺｎＳ反射層格子無１３、ＺｎＳ反射層格子有１４、のそれぞれ図３、４、５、６の画像が割り当てられる。

これら転写体は被転写体７に精密に位置を合わせて転写する。印字の順番に特に指定はない。本例では上記のような条件で転写を行った場合１層構造となるが、いろいろな視覚効果を出すために転写体を重ね合わせる場合もある。

４種類の転写体の単位要素を適正に配置すると図２のようになり直接みるとＺｎＳｅの色味で”Ｘ”像を見ることができ、所定の角度で光を当て、その回折光を見ると”Ｓ”ホログラム像を見ることができる。ただしホログラム像は所定に波長域でのみ意図した画像を見ることができ、例えば赤域に設定した場合、緑，青域では意図した像を見ることができない。緑域でのホログラム像は図５のようになり青域では図３のようになる。

この表示体は２種類の反射層材料の単位要素を適切に配置しないと成立しないので極めて偽造がしにくい。例えば先の例のように基板上の画像とホログラム画像を別々に形成し張り合わせると全波長域で同じ画像が表示される。ホログラムは視域を変えると回折光の色が変わるので色ごとの画像を目視確認することは容易かつ瞬時に行うことができる。この発明による表現体は極めて短時間で正確に真偽判定が可能なため本画像表現体は非常に実用的かつセキュリティ性が高いアイテムになる。

本例では光学特性を変える例としてＺｎＳ、ＺｎＳｅを挙げたが光学特性を変える方法は特に限定しないものとする。また回折格子の形成方法についても転写を例として説明したがこれに限定しない。さらに本説明では簡単のためホログラムが１つの表現体についてのみ説明したがホログラム画像の数に関して限定はしない。

以上のように光学的性質で反射層の彩色した彩色格子有ＺｎＳｅ１２、彩色格子無ＺｎＳｅ１１、透明格子有ＺｎＳ１４、透明格子無ＺｎＳ１３のシートを組み合わせることで非常に耐偽造、改竄性の高く、かつ迅速で確実に真偽判定が可能な画像表現体を作ることができる。

１・・・基板層
２・・・剥離・保護層
３・・・回折格子形成層
４・・・反射層
５・・・接着層
６・・・ホログラム転写体
７・・・被転写体
１１・・・格子無ＺｎＳｅ
１２・・・格子有ＺｎＳｅ
１３・・・格子無ＺｎＳ
１４・・・格子有ＺｎＳ

Claims (2)

1. 回折格子形成層と反射層より構成され、回折格子形成層と反射層との界面に、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有する第一要素と、回折格子又はホログラムの凹凸構造を有さない第二要素を、選択的に複数配置し形成された画像表示体であって、第一要素と第二要素の面積あたりの占有率、及び第一要素と第二要素の反射層の可視光波長域における分光反射率を変えた画像諧調が形成されたことを特徴とする画像表現体。
2. 第一要素と第二要素、及び第一要素と第二要素における反射層の分光反射率を要素毎に変えた画像表示体において、回折格子又はホログラム構造の回折効率と分光反射率の異なる反射層の反射率の積が特定波長域で同一である回折格子又はホログラムの凹凸構造を有する要素によって形成された回折格子又はホログラム画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の画像表現体。