JP4194073B2 - 光回折構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回折構造体に関し、特に、偽造防止用に用いられるホログラム、回折格子等の光回折構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ホログラムは優れた意匠性、及び、カラー複写機においても容易に複製できず偽造・変造が困難なことから、各種金券類及びＩＤカード等の個人認証書、保証書、証明書等に数多く利用されてきた。しかし、近年、ホログラムの偽造が増えてきており、ホログラムの偽造抑止効果は低下してきている。
【０００３】
なお、特許文献１において、屈折率異方性を持つ層を用い、ある偏光方向においては反射機能を持ち、直交する他の偏光方向では積層時に屈折率差を生じず、光が透過する特徴を持つ「多層光学フィルム」が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１０−５１１３２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、普通に見ると透明なフィルムに見えるが、直線偏光板を介して見ると、光回折構造体による像が視認できる光回折構造体を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、普通に見ると反射タイプ又は透明タイプの光回折構造の像が視認でき、直線偏光板を介して見ると、それに加えて新たな別の光回折構造による像を視認することができる光回折構造体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明による光回折構造体は、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、その光回折構造形成層は、特定方向と直交する方向に直線偏光した入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％以上の平均反射率を有し、かつ、特定方向に直線偏光した入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％未満の平均反射率を有することが望ましい。
【０００９】
また、その光回折構造形成層に、透明媒体からなる第２光回折構造形成層が設けられてなり、第２光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる第２光回折構造が設けられており、第２光回折構造上に反射層が設けられてなるものとすることもできる。
【００１０】
その場合に、第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率が、光回折構造形成層の屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しいことが望ましい。
【００１１】
また、反射層としては、第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率と異なる屈折率を持つ透明媒体の層から構成しても、金属反射層から構成してもよい。
【００１２】
本発明においては、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられているので、通常の自然光下ではその光回折構造による像は明確に視認できず、直線偏光板を介して見るときその光回折構造による像を明確に視認することができ、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による光回折構造体のいくつかの実施形態を説明する。
【００１４】
所定波長（中心波長）に対し異なる屈折率を有する２層を積層し、その波長の光を入射すると、入射光の角度に応じた反射率を持つ。これら２層それぞれの厚み、屈折率を所定波長に合わせて選定し、交互に積層して多層構成とすることにより、その所定波長を含むある帯域の波長域に対し、一定以上の反射率を持つ反射層を実現することができる。この技術は、誘電体ミラー、波長フィルター等として利用されている。
【００１５】
本発明においては、少なくとも１つの光回折構造形成層に、特許文献１において知られている多層光学フィルムを用いるものである。
【００１６】
すなわち、図１に断面を示すように、多層光学フィルム１０は、異なる特性の２つの層１１、１２が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層１１は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層１１は常光線屈折率ｎ1 、異常光線屈折率ｎ2 であってｎ1 ≠ｎ2 を持つ材料からなり、かつ、屈折率異方性を持つ層１１に隣接する隣接層１２との屈折率差が、偏光面によって異なる特性を持っており、例えば隣接層１２は屈折率異方性を持つ層１１の常光線屈折率ｎ1 と同じ屈折率ｎ1 を持つ材料からなっている。その反対に異常光線屈折率ｎ2 と同じ屈折率ｎ2 を持つ材料からなっていてもよい。なお、図１の場合は、屈折率異方性を持つ層１１と隣接層１２は交互に４層設けられているが、２層以上の何層でもよい。
【００１７】
このような多層光学フィルム１０に異常光線の向きの直線偏光成分の入射光２１が入射すると、多層光学フィルム１０の層１１と層１２の間に屈折率差（｜ｎ1 −ｎ2 ｜）が存在するため、図１（ａ）に示すように多層光学フィルム１０から反射光２３が生じる。他方、多層光学フィルム１０に常光線の向きの直線偏光成分の入射光２２が入射すると、多層光学フィルム１０の層１１と層１２の間に屈折率差が存在しないので、図１（ｂ）に示すように多層光学フィルム１０を透過する透過光２４となる。
【００１８】
したがって、このような多層光学フィルム１０をその入射側から直線偏光板を介して見ると、ある方向では光を透過して透明となるが、偏光板の向きを回転させて行くと光が反射するようになり、鏡面が形成されているように見える。
【００１９】
このような多層光学フィルム１０は、これら２つの層１１、１２の屈折率と厚み、屈折率差、積層数を所定波長に合わせて選定することにより、反射帯域幅、反射率が所望のものを構成できるが、例えば異常光線の向きの直線偏光成分の入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％以上の平均反射率を有し、かつ、常光線の向きの直線偏光成分の入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％未満の平均反射率を有するものとすることができる。
【００２０】
本発明においては、このような多層光学フィルム１０にエンボス加工を施して微細な凹凸形状を形成すると、図２に示すように、各層にその凹凸形状が生じて光回折構造１５が形成される。ここで、微細な凹凸形状とは、ホログラムや回折格子のレリーフパターン等である。
【００２１】
多層光学フィルム１０のこのような微細な凹凸形状の回折構造１５によって形成される回折光２５、透過光２４も、図１の場合と同様に、偏光面に依存した特性を持つことになる。
【００２２】
したがって、図１（ａ）に示すように、多層光学フィルム１０からなる光回折構造形成層にこのような光回折構造１５を形成してなる光回折構造体１においては、異常光線の向きの直線偏光成分の入射光２１に対しては反射回折光２５が生じ、光回折構造１５からのこの反射回折光２５によってその光回折構造１５による像を視認することができる。
【００２３】
他方、常光線の向きの直線偏光成分の入射光２２に対しては反射回折光が生じず、透過光２４となって透過し、したがって、この光回折構造１５による像も視認できない。
【００２４】
そのため、光回折構造１５が形成された光回折構造形成層１０を直線偏光板を介して見ると、ある角度では透明だが、直線偏光板を９０°回転させていくと、背景が鏡面となり、さらに、光回折構造１５による像が見えてくる。よって、判定対象物に貼付されたこの光回折構造体１を直線偏光板を介して見ることにより、光回折構造体１の真偽を判定することができ、対象物の真偽判定手段として用いることができる。
【００２５】
また、本発明による別の光回折構造体２は、図３（ａ）に断面図を示すように、図１の構成の光回折構造体１における光回折構造形成層１０を第１光回折構造形成層１０とし、また、その第１光回折構造形成層１０に形成される光回折構造を第１光回折構造１５とし、その第１光回折構造形成層１０の下に第２光回折構造形成層１６を設け、その第２光回折構造形成層１６にエンボス加工を施して別の微細な凹凸形状の第２光回折構造１８を形成し、その第２光回折構造形成層１６に反射層１７を設ける。
【００２６】
ここで、第２光回折構造形成層１６としては、必ずしも屈折率異方性を持つ必要はないが、第１光回折構造形成層１０を透過する向きの偏光方向の光を透過させる必要があるため、第２光回折構造形成層１６のその偏光方向の屈折率は、第２光回折構造形成層１６が接している第１光回折構造形成層１０のその偏光方向の屈折率と略同じであることが好ましい。
【００２７】
また、反射層１７はＡｌ等の金属反射層、あるいは、ＴｉＯ2 等の第２光回折構造形成層１６と屈折率が異なる透明層（ｎ3 ；ｎ3 ≠ｎ1 ）を使用する。
【００２８】
この本発明による別の光回折構造体２においては、図３（ｂ）に示すように、通常の自然光の入射光２６は任意の偏光成分の光が含まれているため、このような入射光２６となる自然光下で光回折構造体２を見ると、第２光回折構造形成層１６の第２光回折構造１８からの反射回折光２７による像は視認できるが、第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５からの反射回折光２５は、第１光回折構造形成層１０を透過し、反射層１７で反射回折光２７となった光や基材からの反射光等に紛れてしまい、明確に視認することはできない。
【００２９】
しかし、異常光線と同じ偏光方向の向きに直線偏光板を観察側に配置して、その偏光板を透過してきた反射回折光２５を見ることにより、明確に第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５からの反射回折光２５を視認することができる。同時に、この状態では第１光回折構造形成層１０が反射層として機能するため、第２光回折構造形成層の第２光回折構造１８からの像や下地の絵柄は見えなくなる。その結果、自然光下で見えていた第２光回折構造１８からの反射回折光２７による像から、第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５による新たな像に切り替わったように見える。そのため、従来の反射型ホログラムあるいは反射型回折格子に対し、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を提供することができる。
【００３０】
次に、上記光回折構造形成層（第１光回折構造形成層）１０に使用される多層光学フィルムとしては、特許文献１に示される偏光子等を使用することができる。
【００３１】
また、第１光回折構造１５、第２光回折構造１８としては、ホログラムや回折格子のパターン等種々のものが使用可能であり、従来、この分野で使用されているものと同様なパターンであってよく、いかなるパターンでもよい。パターン自体は、実物の撮影以外に、ホログラム回折格子を計算で求めたり、デジタルカメラで取り込んだデジタル画像やコンピュータグラフイックスから得られる２次元あるいは３次元の画像データから、ホログラフィックステレオグラム技術等の適宜な手段により作成できる。
【００３２】
また、第１光回折構造１５、第２光回折構造１８のエンボス加工としては、光回折構造の凹凸をメッキ等によって写し取った平版型の凹凸型を使用した平プレス法、若しくは、ロール上の凹凸型を用いたロールプレス法により、光回折構造形成層（第１光回折構造形成層１０、第２光回折構造形成層１６）を凹凸型に接触させて加熱及び加圧して行うことができる。
【００３３】
また、第２光回折構造形成層１６に使用可能な材料として、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、アクリレート等の熱硬化性樹脂をそれぞれ単独、あるいは、上記熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合して使用することができ、さらに、ラジカル重合不飽和基を有する熱成形性物質、あるいは、これらにラジカル重合性不飽和単量体を加え、電離放射線硬化性としたもの等を使用することができる。
【００３４】
また、反射層１７は、その見栄えにより、次の２タイプに分けることができる。
【００３５】
ａ）シルバータイプ
反射層は鏡面となる。光反射層の材質としては、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、セレン（Ｓｅ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、テルル（Ｔｅ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、若しくは、それらの合金がある。
【００３６】
光反射層の薄膜の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の薄膜形成法があげられる。薄膜は、色調、デザイン、用途等に応じて適切な条件を設定すればよいが、５０Å〜１μｍの範囲が好ましく、さらには、１００〜１０００Åがより好ましい。透明性を有する着色光反射層を設けたい場合は、膜厚を２００Å以下にするのが好ましい。また、隠蔽性を有する着色光反射層を設けたい場合は、膜厚を２００Å以上にするのが望ましい。薄膜は、上記のように、光回折構造体の用途、トータルデザインを考慮し、色調、隠蔽性あるいは透明性等の必要に応じて設定することができる。
【００３７】
ｂ）透明タイプ
その透明層に光回折構造による像が浮かび上がるように見える。透明蒸着層を形成するための材料は、従来公知のもの、例えば、ＺｎＳ、ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 等の金属酸化物や硫化物等を使用することができ、特に限定されない。また、その形成方法も、真空蒸着法、スパッタリング法等の従来と同様の方法で形成することができる。膜厚としては、５０〜５００Åの範囲が好ましく、１００〜４００Åの範囲が特に好ましい。
【００３８】
以下、本発明の光回折構造体の具体例を説明する。
（具体例１）
特許文献１の実施例１に示される手順により光回折構造形成層を作製し、レリーフホログラムの微細凹凸を表面に有するホログラム型の凹凸面を上記のフィルム状の光回折構造形成層に当て、加熱加圧して、ホログラムの凹凸形状を付与した。
【００３９】
このようにして得られた光回折構造体は、この状態では、ホログラム像は見えなかったが、直線偏光板を介して眺めることにより、ホログラム像を顕像化して見ることができた。
（具体例２）
特許文献１の実施例１に示される手順により光回折構造形成層を作製し、レリーフホログラムの微細凹凸を表面に有するホログラム型の凹凸面を上記のフィルム状の光回折構造形成層に当て、加熱加圧して、ホログラムの凹凸形状を付与した。
【００４０】
その凹凸形成後、形成された凹凸の面にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（屈折率ｎ＝１．５１）を厚みが２μｍになるよう形成した。
【００４１】
さらに、上記のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の面に、同様な方法で第２のホログラムの凹凸形状を付与し、その凹凸の面にアルミニウムを厚みが３０ｎｍになるように形成した。
【００４２】
このようにして得られた光回折構造体は、この状態では、第２のホログラム像のみ明確に見え、直線偏光板を介して眺めることにより、第１のホログラム像が顕像化され第１のホログラム像のみを見ることができた。
【００４３】
ところで、本発明の光回折構造体が適用される被着体としては、ＩＤ（本人確認）用のカード、例えば、銀行等の預貯金カード、クレジットカード、身分証明書（学生証若しくは社員証）、カード形式ではないが、ＩＤ用である受験票、パスポート等がある。銀行等の預貯金カード若しくはクレジットカードが不正に使用されれば、正当な保持者（又は契約者）、及び、取引金融機関、商店、クレジット会社等に損害を与えるものである。
【００４４】
本発明の光回折構造体は、紙幣、商品券、株券、若しくは、証券等に適用できる。これらは不正に使用されると、額面金額、時には投機的な価値に基づく損失を生むものである。運転免許証、カード型の証書、例えば、防火、消毒、若しくは、防火等の保安、衛生上の資格若しくは等級を示すものにも、本発明の光回折構造体は適用可能である。これらは、本来資格のない者が関与することを防止するものであるにも係わらず、不正な使用により、危険を招いたり、犯罪につながることがあるものである。宝くじ、競馬・競輪等の勝馬投票券・車券等も、競技終了の後、当りの券には金銭的価値が備わり、偽造や変造は詐欺行為につながるので、それらの防止に本発明の光回折構造体の適用は有効である。
【００４５】
そして、本発明の図２の構成の光回折構造体は透明であるため、顔写真、ＩＤナンバー等、特に変造されると損失が大きい情報が付与されている部分に、本発明の光回折構造体を貼付することにより、より有効性を高めることができる。また、被着体に示されている絵柄、文字等と本発明の光回折構造体に形成される絵柄等に関連性を持たせることにより、判定精度の向上、意匠性の向上等の付加価値を加えることもできる。
【００４６】
また、本発明の図３の構成の光回折構造体の場合、反射層１７を透明タイプにすると、常に被着体の絵柄を視認することができるので、顔写真、ＩＤナンバー等、特に変造されると損失が大きい情報が付与されている部分に本発明の光回折構造体を貼付することにより、より有効性を高めることができる。また、被着体に示されている絵柄、文字等と本発明の光回折構造体に形成される絵柄等に関連性を持たせることにより、判定精度の向上、意匠性の向上等の付加価値を加えることもできる。
【００４７】
これらに加えて、高級腕時計、宝飾品、貴金属、若しくは、骨董品等の箱、ケース、若しくは、袋等にも、本発明の光回折構造体は、その製造の困難性、確認手段の秘匿性が高いことを利用して貼付等により適用することができる。また、磁気的記録媒体若しくは光学的記録媒体に、音楽ソフト、映像ソフト、コンピュータソフト、若しくは、ゲームソフト等のソフトを記録させた複製物も、正規の著作権許諾を受けることなく不正に複製されれば、著作権者や出版元の被る金銭的損失が大きく、このような記録媒体、又は、その箱、若しくは、ケース等に本発明の光回折構造体を適用することができる。
【００４８】
上記したように、本発明の光回折構造体は、種々の用途に適用でき、被着体の形状、素材も様々である。種々の用途に適用できるよう、接着剤層を有する貼付け用ラベルの形態であるか、若しくは、転写用の転写シートであることが好ましい。なお、被着体は、不透明なものに限ることなく、透明な物であってもよい。
【００４９】
なお、本発明の真正性識別体（光回折構造体）をラベル状に形成した場合、ラベルを構成する何れかの層を引張り強度の弱い層としておき、剥がそうとするとその層から破壊してしまう脆性ラベルとしてもよい。あるいは、ラベル本体と接着剤層との接着強度を部分的に変化させ、一旦貼り付けられたラベルを剥がそうとすると、接着剤層の一部が被着体上に残ってしまい、また、剥がした方のラベルを別の被着体に貼ろうとすると（大抵、不正な意図であることが多い。）、接着剤層の一部が欠落しているために円滑な貼付けができないばかりか、接着剤層の有無による凹凸が生じたり、ラベル上から眺めた際の接着剤層の不均一性が明らかになるよう構成してもよい。
【００５０】
以上、本発明の光回折構造体をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光回折構造体によると、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられているので、通常の自然光下ではその光回折構造による像は明確に視認できず、直線偏光板を介して見るときその光回折構造による像を明確に視認することができ、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる多層光学フィルムの構成と作用を説明するための図である。
【図２】本発明による第１の光回折構造体の構成と作用を説明するための図である。
【図３】本発明による別の光回折構造体の構成と作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光回折構造体
２…光回折構造体
１０…多層光学フィルム（光回折構造形成層、第１光回折構造形成層）
１１…屈折率異方性を持つ層
１２…隣接層
１５…光回折構造（第１光回折構造）
１６…第２光回折構造形成層
１７…反射層
１８…第２光回折構造
２１…異常光線の向きの直線偏光成分の入射光
２２…常光線の向きの直線偏光成分の入射光
２３…反射光
２４…透過光
２５…反射回折光
２６…自然光の入射光
２７…反射回折光
【発明の属する技術分野】
本発明は、光回折構造体に関し、特に、偽造防止用に用いられるホログラム、回折格子等の光回折構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ホログラムは優れた意匠性、及び、カラー複写機においても容易に複製できず偽造・変造が困難なことから、各種金券類及びＩＤカード等の個人認証書、保証書、証明書等に数多く利用されてきた。しかし、近年、ホログラムの偽造が増えてきており、ホログラムの偽造抑止効果は低下してきている。
【０００３】
なお、特許文献１において、屈折率異方性を持つ層を用い、ある偏光方向においては反射機能を持ち、直交する他の偏光方向では積層時に屈折率差を生じず、光が透過する特徴を持つ「多層光学フィルム」が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１０−５１１３２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、普通に見ると透明なフィルムに見えるが、直線偏光板を介して見ると、光回折構造体による像が視認できる光回折構造体を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、普通に見ると反射タイプ又は透明タイプの光回折構造の像が視認でき、直線偏光板を介して見ると、それに加えて新たな別の光回折構造による像を視認することができる光回折構造体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明による光回折構造体は、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、その光回折構造形成層は、特定方向と直交する方向に直線偏光した入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％以上の平均反射率を有し、かつ、特定方向に直線偏光した入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％未満の平均反射率を有することが望ましい。
【０００９】
また、その光回折構造形成層に、透明媒体からなる第２光回折構造形成層が設けられてなり、第２光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる第２光回折構造が設けられており、第２光回折構造上に反射層が設けられてなるものとすることもできる。
【００１０】
その場合に、第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率が、光回折構造形成層の屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しいことが望ましい。
【００１１】
また、反射層としては、第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率と異なる屈折率を持つ透明媒体の層から構成しても、金属反射層から構成してもよい。
【００１２】
本発明においては、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられているので、通常の自然光下ではその光回折構造による像は明確に視認できず、直線偏光板を介して見るときその光回折構造による像を明確に視認することができ、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による光回折構造体のいくつかの実施形態を説明する。
【００１４】
所定波長（中心波長）に対し異なる屈折率を有する２層を積層し、その波長の光を入射すると、入射光の角度に応じた反射率を持つ。これら２層それぞれの厚み、屈折率を所定波長に合わせて選定し、交互に積層して多層構成とすることにより、その所定波長を含むある帯域の波長域に対し、一定以上の反射率を持つ反射層を実現することができる。この技術は、誘電体ミラー、波長フィルター等として利用されている。
【００１５】
本発明においては、少なくとも１つの光回折構造形成層に、特許文献１において知られている多層光学フィルムを用いるものである。
【００１６】
すなわち、図１に断面を示すように、多層光学フィルム１０は、異なる特性の２つの層１１、１２が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層１１は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層１１は常光線屈折率ｎ1 、異常光線屈折率ｎ2 であってｎ1 ≠ｎ2 を持つ材料からなり、かつ、屈折率異方性を持つ層１１に隣接する隣接層１２との屈折率差が、偏光面によって異なる特性を持っており、例えば隣接層１２は屈折率異方性を持つ層１１の常光線屈折率ｎ1 と同じ屈折率ｎ1 を持つ材料からなっている。その反対に異常光線屈折率ｎ2 と同じ屈折率ｎ2 を持つ材料からなっていてもよい。なお、図１の場合は、屈折率異方性を持つ層１１と隣接層１２は交互に４層設けられているが、２層以上の何層でもよい。
【００１７】
このような多層光学フィルム１０に異常光線の向きの直線偏光成分の入射光２１が入射すると、多層光学フィルム１０の層１１と層１２の間に屈折率差（｜ｎ1 −ｎ2 ｜）が存在するため、図１（ａ）に示すように多層光学フィルム１０から反射光２３が生じる。他方、多層光学フィルム１０に常光線の向きの直線偏光成分の入射光２２が入射すると、多層光学フィルム１０の層１１と層１２の間に屈折率差が存在しないので、図１（ｂ）に示すように多層光学フィルム１０を透過する透過光２４となる。
【００１８】
したがって、このような多層光学フィルム１０をその入射側から直線偏光板を介して見ると、ある方向では光を透過して透明となるが、偏光板の向きを回転させて行くと光が反射するようになり、鏡面が形成されているように見える。
【００１９】
このような多層光学フィルム１０は、これら２つの層１１、１２の屈折率と厚み、屈折率差、積層数を所定波長に合わせて選定することにより、反射帯域幅、反射率が所望のものを構成できるが、例えば異常光線の向きの直線偏光成分の入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％以上の平均反射率を有し、かつ、常光線の向きの直線偏光成分の入射光に対して、少なくとも１００ｎｍの波長帯域にわたり５０％未満の平均反射率を有するものとすることができる。
【００２０】
本発明においては、このような多層光学フィルム１０にエンボス加工を施して微細な凹凸形状を形成すると、図２に示すように、各層にその凹凸形状が生じて光回折構造１５が形成される。ここで、微細な凹凸形状とは、ホログラムや回折格子のレリーフパターン等である。
【００２１】
多層光学フィルム１０のこのような微細な凹凸形状の回折構造１５によって形成される回折光２５、透過光２４も、図１の場合と同様に、偏光面に依存した特性を持つことになる。
【００２２】
したがって、図１（ａ）に示すように、多層光学フィルム１０からなる光回折構造形成層にこのような光回折構造１５を形成してなる光回折構造体１においては、異常光線の向きの直線偏光成分の入射光２１に対しては反射回折光２５が生じ、光回折構造１５からのこの反射回折光２５によってその光回折構造１５による像を視認することができる。
【００２３】
他方、常光線の向きの直線偏光成分の入射光２２に対しては反射回折光が生じず、透過光２４となって透過し、したがって、この光回折構造１５による像も視認できない。
【００２４】
そのため、光回折構造１５が形成された光回折構造形成層１０を直線偏光板を介して見ると、ある角度では透明だが、直線偏光板を９０°回転させていくと、背景が鏡面となり、さらに、光回折構造１５による像が見えてくる。よって、判定対象物に貼付されたこの光回折構造体１を直線偏光板を介して見ることにより、光回折構造体１の真偽を判定することができ、対象物の真偽判定手段として用いることができる。
【００２５】
また、本発明による別の光回折構造体２は、図３（ａ）に断面図を示すように、図１の構成の光回折構造体１における光回折構造形成層１０を第１光回折構造形成層１０とし、また、その第１光回折構造形成層１０に形成される光回折構造を第１光回折構造１５とし、その第１光回折構造形成層１０の下に第２光回折構造形成層１６を設け、その第２光回折構造形成層１６にエンボス加工を施して別の微細な凹凸形状の第２光回折構造１８を形成し、その第２光回折構造形成層１６に反射層１７を設ける。
【００２６】
ここで、第２光回折構造形成層１６としては、必ずしも屈折率異方性を持つ必要はないが、第１光回折構造形成層１０を透過する向きの偏光方向の光を透過させる必要があるため、第２光回折構造形成層１６のその偏光方向の屈折率は、第２光回折構造形成層１６が接している第１光回折構造形成層１０のその偏光方向の屈折率と略同じであることが好ましい。
【００２７】
また、反射層１７はＡｌ等の金属反射層、あるいは、ＴｉＯ2 等の第２光回折構造形成層１６と屈折率が異なる透明層（ｎ3 ；ｎ3 ≠ｎ1 ）を使用する。
【００２８】
この本発明による別の光回折構造体２においては、図３（ｂ）に示すように、通常の自然光の入射光２６は任意の偏光成分の光が含まれているため、このような入射光２６となる自然光下で光回折構造体２を見ると、第２光回折構造形成層１６の第２光回折構造１８からの反射回折光２７による像は視認できるが、第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５からの反射回折光２５は、第１光回折構造形成層１０を透過し、反射層１７で反射回折光２７となった光や基材からの反射光等に紛れてしまい、明確に視認することはできない。
【００２９】
しかし、異常光線と同じ偏光方向の向きに直線偏光板を観察側に配置して、その偏光板を透過してきた反射回折光２５を見ることにより、明確に第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５からの反射回折光２５を視認することができる。同時に、この状態では第１光回折構造形成層１０が反射層として機能するため、第２光回折構造形成層の第２光回折構造１８からの像や下地の絵柄は見えなくなる。その結果、自然光下で見えていた第２光回折構造１８からの反射回折光２７による像から、第１光回折構造形成層１０の第１回折構造１５による新たな像に切り替わったように見える。そのため、従来の反射型ホログラムあるいは反射型回折格子に対し、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を提供することができる。
【００３０】
次に、上記光回折構造形成層（第１光回折構造形成層）１０に使用される多層光学フィルムとしては、特許文献１に示される偏光子等を使用することができる。
【００３１】
また、第１光回折構造１５、第２光回折構造１８としては、ホログラムや回折格子のパターン等種々のものが使用可能であり、従来、この分野で使用されているものと同様なパターンであってよく、いかなるパターンでもよい。パターン自体は、実物の撮影以外に、ホログラム回折格子を計算で求めたり、デジタルカメラで取り込んだデジタル画像やコンピュータグラフイックスから得られる２次元あるいは３次元の画像データから、ホログラフィックステレオグラム技術等の適宜な手段により作成できる。
【００３２】
また、第１光回折構造１５、第２光回折構造１８のエンボス加工としては、光回折構造の凹凸をメッキ等によって写し取った平版型の凹凸型を使用した平プレス法、若しくは、ロール上の凹凸型を用いたロールプレス法により、光回折構造形成層（第１光回折構造形成層１０、第２光回折構造形成層１６）を凹凸型に接触させて加熱及び加圧して行うことができる。
【００３３】
また、第２光回折構造形成層１６に使用可能な材料として、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、アクリレート等の熱硬化性樹脂をそれぞれ単独、あるいは、上記熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合して使用することができ、さらに、ラジカル重合不飽和基を有する熱成形性物質、あるいは、これらにラジカル重合性不飽和単量体を加え、電離放射線硬化性としたもの等を使用することができる。
【００３４】
また、反射層１７は、その見栄えにより、次の２タイプに分けることができる。
【００３５】
ａ）シルバータイプ
反射層は鏡面となる。光反射層の材質としては、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、セレン（Ｓｅ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、テルル（Ｔｅ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、若しくは、それらの合金がある。
【００３６】
光反射層の薄膜の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の薄膜形成法があげられる。薄膜は、色調、デザイン、用途等に応じて適切な条件を設定すればよいが、５０Å〜１μｍの範囲が好ましく、さらには、１００〜１０００Åがより好ましい。透明性を有する着色光反射層を設けたい場合は、膜厚を２００Å以下にするのが好ましい。また、隠蔽性を有する着色光反射層を設けたい場合は、膜厚を２００Å以上にするのが望ましい。薄膜は、上記のように、光回折構造体の用途、トータルデザインを考慮し、色調、隠蔽性あるいは透明性等の必要に応じて設定することができる。
【００３７】
ｂ）透明タイプ
その透明層に光回折構造による像が浮かび上がるように見える。透明蒸着層を形成するための材料は、従来公知のもの、例えば、ＺｎＳ、ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 等の金属酸化物や硫化物等を使用することができ、特に限定されない。また、その形成方法も、真空蒸着法、スパッタリング法等の従来と同様の方法で形成することができる。膜厚としては、５０〜５００Åの範囲が好ましく、１００〜４００Åの範囲が特に好ましい。
【００３８】
以下、本発明の光回折構造体の具体例を説明する。
（具体例１）
特許文献１の実施例１に示される手順により光回折構造形成層を作製し、レリーフホログラムの微細凹凸を表面に有するホログラム型の凹凸面を上記のフィルム状の光回折構造形成層に当て、加熱加圧して、ホログラムの凹凸形状を付与した。
【００３９】
このようにして得られた光回折構造体は、この状態では、ホログラム像は見えなかったが、直線偏光板を介して眺めることにより、ホログラム像を顕像化して見ることができた。
（具体例２）
特許文献１の実施例１に示される手順により光回折構造形成層を作製し、レリーフホログラムの微細凹凸を表面に有するホログラム型の凹凸面を上記のフィルム状の光回折構造形成層に当て、加熱加圧して、ホログラムの凹凸形状を付与した。
【００４０】
その凹凸形成後、形成された凹凸の面にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（屈折率ｎ＝１．５１）を厚みが２μｍになるよう形成した。
【００４１】
さらに、上記のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の面に、同様な方法で第２のホログラムの凹凸形状を付与し、その凹凸の面にアルミニウムを厚みが３０ｎｍになるように形成した。
【００４２】
このようにして得られた光回折構造体は、この状態では、第２のホログラム像のみ明確に見え、直線偏光板を介して眺めることにより、第１のホログラム像が顕像化され第１のホログラム像のみを見ることができた。
【００４３】
ところで、本発明の光回折構造体が適用される被着体としては、ＩＤ（本人確認）用のカード、例えば、銀行等の預貯金カード、クレジットカード、身分証明書（学生証若しくは社員証）、カード形式ではないが、ＩＤ用である受験票、パスポート等がある。銀行等の預貯金カード若しくはクレジットカードが不正に使用されれば、正当な保持者（又は契約者）、及び、取引金融機関、商店、クレジット会社等に損害を与えるものである。
【００４４】
本発明の光回折構造体は、紙幣、商品券、株券、若しくは、証券等に適用できる。これらは不正に使用されると、額面金額、時には投機的な価値に基づく損失を生むものである。運転免許証、カード型の証書、例えば、防火、消毒、若しくは、防火等の保安、衛生上の資格若しくは等級を示すものにも、本発明の光回折構造体は適用可能である。これらは、本来資格のない者が関与することを防止するものであるにも係わらず、不正な使用により、危険を招いたり、犯罪につながることがあるものである。宝くじ、競馬・競輪等の勝馬投票券・車券等も、競技終了の後、当りの券には金銭的価値が備わり、偽造や変造は詐欺行為につながるので、それらの防止に本発明の光回折構造体の適用は有効である。
【００４５】
そして、本発明の図２の構成の光回折構造体は透明であるため、顔写真、ＩＤナンバー等、特に変造されると損失が大きい情報が付与されている部分に、本発明の光回折構造体を貼付することにより、より有効性を高めることができる。また、被着体に示されている絵柄、文字等と本発明の光回折構造体に形成される絵柄等に関連性を持たせることにより、判定精度の向上、意匠性の向上等の付加価値を加えることもできる。
【００４６】
また、本発明の図３の構成の光回折構造体の場合、反射層１７を透明タイプにすると、常に被着体の絵柄を視認することができるので、顔写真、ＩＤナンバー等、特に変造されると損失が大きい情報が付与されている部分に本発明の光回折構造体を貼付することにより、より有効性を高めることができる。また、被着体に示されている絵柄、文字等と本発明の光回折構造体に形成される絵柄等に関連性を持たせることにより、判定精度の向上、意匠性の向上等の付加価値を加えることもできる。
【００４７】
これらに加えて、高級腕時計、宝飾品、貴金属、若しくは、骨董品等の箱、ケース、若しくは、袋等にも、本発明の光回折構造体は、その製造の困難性、確認手段の秘匿性が高いことを利用して貼付等により適用することができる。また、磁気的記録媒体若しくは光学的記録媒体に、音楽ソフト、映像ソフト、コンピュータソフト、若しくは、ゲームソフト等のソフトを記録させた複製物も、正規の著作権許諾を受けることなく不正に複製されれば、著作権者や出版元の被る金銭的損失が大きく、このような記録媒体、又は、その箱、若しくは、ケース等に本発明の光回折構造体を適用することができる。
【００４８】
上記したように、本発明の光回折構造体は、種々の用途に適用でき、被着体の形状、素材も様々である。種々の用途に適用できるよう、接着剤層を有する貼付け用ラベルの形態であるか、若しくは、転写用の転写シートであることが好ましい。なお、被着体は、不透明なものに限ることなく、透明な物であってもよい。
【００４９】
なお、本発明の真正性識別体（光回折構造体）をラベル状に形成した場合、ラベルを構成する何れかの層を引張り強度の弱い層としておき、剥がそうとするとその層から破壊してしまう脆性ラベルとしてもよい。あるいは、ラベル本体と接着剤層との接着強度を部分的に変化させ、一旦貼り付けられたラベルを剥がそうとすると、接着剤層の一部が被着体上に残ってしまい、また、剥がした方のラベルを別の被着体に貼ろうとすると（大抵、不正な意図であることが多い。）、接着剤層の一部が欠落しているために円滑な貼付けができないばかりか、接着剤層の有無による凹凸が生じたり、ラベル上から眺めた際の接着剤層の不均一性が明らかになるよう構成してもよい。
【００５０】
以上、本発明の光回折構造体をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光回折構造体によると、異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成層を備え、前記光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる光回折構造が設けられているので、通常の自然光下ではその光回折構造による像は明確に視認できず、直線偏光板を介して見るときその光回折構造による像を明確に視認することができ、偽造防止効果を向上させ、さらに、意匠性にも優れた光回折構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる多層光学フィルムの構成と作用を説明するための図である。
【図２】本発明による第１の光回折構造体の構成と作用を説明するための図である。
【図３】本発明による別の光回折構造体の構成と作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光回折構造体
２…光回折構造体
１０…多層光学フィルム（光回折構造形成層、第１光回折構造形成層）
１１…屈折率異方性を持つ層
１２…隣接層
１５…光回折構造（第１光回折構造）
１６…第２光回折構造形成層
１７…反射層
１８…第２光回折構造
２１…異常光線の向きの直線偏光成分の入射光
２２…常光線の向きの直線偏光成分の入射光
２３…反射光
２４…透過光
２５…反射回折光
２６…自然光の入射光
２７…反射回折光
Claims (5)
- 異なる特性の２つの層が交互に少なくとも２層以上積層されてなり、その中の１つの層は屈折率異方性を持ち、その屈折率異方性を持つ層に隣接する隣接層は、その屈折率異方性を持つ層の特定方向の屈折率と略等しい屈折率を持ち、前記特定方向と直交する方向の屈折率とは異なる屈折率を持っている構成の光回折構造形成積層層を備え、前記光回折構造形成積層層にエンボス加工を施してその各層に微細な凹凸形状が形成されてなる光回折構造が設けられていることを特徴とする光回折構造体。
- 前記光回折構造形成積層層に、透明媒体からなる第２光回折構造形成層が設けられてなり、前記第２光回折構造形成層に微細な凹凸形状からなる第２光回折構造が設けられており、前記第２光回折構造上に反射層が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の光回折構造体。
- 前記第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率が、前記光回折構造形成積層層の屈折率異方性を持つ層の前記特定方向の屈折率と略等しいことを特徴とする請求項２記載の光回折構造体。
- 前記反射層が前記第２光回折構造形成層の透明媒体の屈折率と異なる屈折率を持つ透明媒体の層からなることを特徴とする請求項２又は３記載の光回折構造体。
- 前記反射層が金属反射層からなることを特徴とする請求項２又は３記載の光回折構造体。
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