JP5251169B2 - 検証装置及びその装置を用いて検証する物品 - Google Patents

Description

本発明は、周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域の真偽判別を確実にかつ簡便に行うための検証装置及びその装置を用いて検証する物品に関する。特に、セキュリティ用途や認証用途での真偽判別に好適な検証装置及び高い偽造防止効果を有する物品を提供することを目的とする。

一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる光学的作用を発揮する表示体が貼り付けられている。

通常の印刷物とは異なる光学的作用を発揮する表示体としては、複数の溝を並べてなる回折格子やレインボーホログラムを含んだ表示体が知られている。これらは、回折光により独特の視覚効果を発揮するため、回折格子やレインボーホログラムを含んだ表示体を貼付することで、物品の真正性を明確にすることができる。

回折格子やレインボーホログラムなど「周期構造」を有する表示体では、光の散乱などの効果も含め、多彩な視覚効果を得ることができるため、偽造・模造に対する防止・抑制効果が極めて高いといえる。
特に、周期が可視光の波長以下である微細周期構造を有する表示体は、通常の観察条件下では回折光が発生しないため、特別な観察条件で回折光を観察して真偽判定を行うことができ、一層高い偽造防止効果を得ることができる。

しかしながら、周期構造を有する表示体は、特徴的な視覚効果を得ることができるものの、素人が確実に真偽判別を行うことは容易ではない。実際に、従来の回折格子やレインボーホログラムは一般化してきており、偽造・模造品と真性の物品とを一目で確実に見分けることは困難になってきている。

また、微細周期構造を有する表示体は、通常の観察条件下では回折光が発生しないため、特に回折光を確認することが難しいという問題がある。

このように、周期構造を有する表示体は、通常の室内光源下での観察時には、観察条件を一定にすることができず、従って、一定の観察像が常に視覚できるわけではないことが真偽判別の問題となっている。

一方、これらの解決策として、照明光源と光検出器を一体とした回折光の読み取り方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、これらの方法は装置が高価であるとともに、被検体（回折格子やホログラムなど）と光源、光検出器の空間的関係を高精度に一定に保たないと安定した検出結果が得られないという問題がある。特に、微細周期構造に対しては、容易に検証するための方法や装置はこれまでにない。

特開平６−２４３２８３号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便で安価な装置構成を用いて、微細な周期を有する被検証領域の真偽判定を容易にかつ確実に行うことができる検証装置及びその装置を用いて検証する物品を提供することである。

請求項１〜３の発明は、少なくとも一部に周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域を検証するための検証装置であって、
前記被検証領域に照明光を照射する光照射手段と、前記被検証領域より得られる回折光を観察する観察手段と、を備えており、
前記微細周期構造の周期方向を含み前記被検証領域に直交する面が、前記光照射手段及び観察手段を横切るように配置されており、かつ、前記光照射手段及び観察手段が、前記被検証領域の中心である注視点における被検証領域の法線から４５度以上の位置に配置されていることを特徴とする検証装置である。
これによると、被検証領域における周期構造の周期方向を含み被検証領域に直交する面が、光照射手段及び観察手段を横切って配置されており、かつ、光照射手段及び観察手段が、被検証領域の法線から４５度以上の位置に配置されていることで、周期が可視光の波長以下である周期構造を含む被検証領域からの１次回折光を確実に観察することができる。
本発明においては、被検証領域からの１次回折光を観察手段によって観察（検出）することにより、真偽判定を行うことを検証と呼ぶ。

請求項１〜３の発明は、前記光照射手段と観察手段が隣接して配置されていることを特徴とする検証装置である。
これによると、光照射手段と観察手段が隣接していることで、装置を小型化することができる。さらに、周期構造の周期が可視光の波長以下である場合の回折光の観察に適した条件を実現しやすくなる。

請求項１〜３の発明は、前記照明光が拡散光であることを特徴とする検証装置である。
これによると、照明光を拡散光とすることで、被検証領域内に均一な光を照射することができ、観察手段により観察される絵柄（主に１次回折光）の色変化や輝度変化が少ない、一様な観察結果を得ることができる。

請求項４の発明は、前記光照射手段が、可視光の単色光源を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検証装置である。
これによると、光源が可視光の単色光源であることで、１次回折光の有無により、安定した二値（絵柄が見えるか、見えないか）の観察結果を得ることができ、検証を簡便化することができる。

請求項５の発明は、前記光照射手段が、白色光源を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検証装置である。
これによると、光源が白色光源であることで、１次回折光の観察結果における「色」（波長に対応）も検証要素として判断材料とすることができる。したがって、真偽判定及び偽造防止効果を一層高めることができる。とくに、複数種類の周期構造を用い、その周期方向は一定として、周期を適切に変更することにより、カラー表示された絵柄を観察させることも可能となる。

請求項１の発明は、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と直交する方向における前記光照射手段の長さＬｉｘと、前記長さＬｉｘと同一の方向における前記被検証領域の長さＬｔｘと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（１）を満たすことを特徴とする検証装置である。
Ｌｉｘ≧Ｌｔｘ×（Ｄｏ＋Ｄｉ）／Ｄｏ…（１）
これによると、式（１）を満たすことにより、特に周期方向において被検証領域内で一様な照明条件での一様な回折光を観察することができる。

請求項２及び３の発明は、前記光照射手段の中心から前記被検証領域の中心である注視点に引いた線に垂直な面に光照射手段を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した光照射手段の長さＬｉｙと、前記注視点から前記観察手段の中心に引いた線に垂直な面に被検証領域を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した被検証領域の長さＬｔｙと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（２）を満たすことを特徴とする検証装置である。
Ｌｉｙ≧Ｌｔｙ×（Ｄｏ＋Ｄｉ）／Ｄｏ…（２）
これによると、式（２）を満たすことにより、特に周期方向において被検証領域内で一様な照明条件での一様な回折光を観察することができる。

本発明における検証装置は、簡便で安価な装置構成を用いており、かつ、本発明における検証装置を用いることで、容易にかつ確実に真偽判定を行うことができる。また、その装置を用いて容易にかつ確実に真偽判定を行うことができる物品を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、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。

図１は、本発明の一態様に係る検証装置１を側面から見たときの断面を示す断面概略図である。
検証装置１は、微細周期構造を含む被検証領域２に、照明光を照射する光照射手段３と、被検証領域２より得られる回折光を観察する観察手段（図１では、窓部４ｂから肉眼で観察する手段を示している。）から構成されている。

図２は、本発明に用いられる微細周期構造を含む被検証領域２を有する表示体５を概略的に示す平面図である。表示体５の表示面における破線領域が被検証領域２である。被検証領域２における回折格子などからなる微細周期構造の周期は、可視光の波長以下である。本発明において、可視光の波長以下とは４００ｎｍ以下を意味するものである。

図２に示す周期構造２ａ〜２ｅは、それぞれ回折格子であり、その方向や周期によって、どの波長の光をどの方向に回折するかが決定する。これによって、回折光を観察した際に、多彩な視覚効果を得ることができる。ここで、周期構造２ｅは被検証領域２内に配置された微細周期構造であり、周期構造２ｅの周期（回折格子の格子間隔）は、可視光の波長以下（４００ｎｍ以下）である。また、周期構造２ｅと周期構造２ｂ及び周期構造２ｃとは回折格子の周期方向または周期が異なっている。以下、説明の簡略化のため、周期構造２ｅの周期方向はＹ方向とする。

このとき、周期構造２ｅからの回折光を観察することができる適切な観察条件下で表示体５を観察すると、図３に示すような観察結果が得られる。周期構造２ｅの周期は、可視光の波長以下（４００ｎｍ以下）であるため、通常の観察条件下では、回折光を射出せず、黒もしくは暗灰色もしくは構造のない領域として観察されるが（図２参照）、適切な観察条件下では、回折光を観察することができる（図３参照）。図２及び図３に示すように、通常の観察条件下での観察結果と適切な観察条件下での観察結果が大きく異なることにより、真偽判定を容易にかつ確実に行うことができる。
ここで、通常の観察条件下とは、被検証領域２を平面として捉えたときに、その平面の法線に対して３０〜４５度方向から光を入射し、その平面の略法線方向から観察することを意味しており、適切な観察条件下とは、その平面の法線から大きくずれた角度（典型的には４５度以上）で照明光を入射し、その平面の法線から大きくずれた角度（典型的には４５度以上）から観察することを意味する。

次に、被検証領域における周期が可視光の波長以下である微細周期構造の特殊な視覚効果について説明する。

図４は、通常の周期構造３０ａ（周期が５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下）が反射時に回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４において、３１ａは照明光を示し、３２ａは正反射光又は０次回折光を示し、３３ａは１次回折光を示している。

図４に示す通常の周期構造３０ａでは、周期構造３０ａが一定の周期を有しているとき、周期構造３０ａに照明光３１ａを照射すると、周期構造３０ａは、入射光である照明光３１ａの進行方向に対して特定の方向に回折光を射出する。特に、金属反射層で周期構造を被覆しているとき、高い反射率、高い回折効率を得ることができやすくなる。

最も代表的な回折光は、１次回折光３３ａである。１次回折光３３ａの射出角βは、下記等式（３）から算出することができる。
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）…（３）

この等式（３）において、ｄは周期構造３０ａの周期を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、すなわち正反射光、の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角の絶対値と等しく、正反射光の射出角は入射角とはＺ軸に対して対称な関係である。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。

等式（３）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、周期構造３０ａは、分光器としての機能を有している。したがって、照明光３１ａが白色光である場合、周期構造３０ａの観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。
また、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、周期ｄに応じて変化する。

一例として、周期構造３０ａは、その法線方向に１次回折光を射出するとする。ここで、法線方向とは、周期構造３０ａを面として捉えたときに、その面と垂直な方向を意味する。すなわち、１次回折光３３ａの射出角βは、０°であるとする。そして、観察者は、この１次回折光３３ａを知覚するとする。このときの０次回折光３２ａの射出角をα_Ｎとすると、等式（３）は、下記等式（４）へと簡略化することができる。
ｄ＝λ／ｓｉｎα_Ｎ…（４）

等式（４）から明らかなように、観察者に特定の色を知覚させるには、その色に対応した波長λと照明光３１ａの入射角｜α_Ｎ｜と周期ｄとを、それらが等式（４）に示す関係を満足するように設定すればよい。

ここで、図５に示すように、周期ｄを可視光の波長と同程度以下に小さくすると（具体的には周期ｄが４００ｎｍ以下）、法線方向には１次回折光３３ｂが射出しなくなる。つまり、本発明における微細周期構造３０ｂの周期は４００ｎｍ以下であるため、可視波長範囲４００〜７００ｎｍにおいて、微細周期構造３０ｂからの回折光成分が、法線方向へ発生することはなくなる。（４）式において、８９°の照明光であっても４００ｎｍの光がようやく法線方向付近へ向かうことになるので、実質的に可視波長の全てについて実際上起こりうるほぼ全ての照明条件下で十分な強度の回折光が微細周期構造３０ｂから法線方向に発生することがなくなる。

図５は、微細周期構造３０ｂ（周期が４００ｎｍ以下）が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図５において、３１ｂは照明光を示し、３２ｂは正反射光又は０次回折光を示し、３３ｂは１次回折光を示している。

本発明における微細周期構造とは、１次元周期構造及び２次元周期構造など、少なくとも１方向に周期性を有する構造を意味する。

図１１及び図１２は、本発明に用いられる微細周期構造として採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。

図１１に示す微細周期構造には、複数の凹部１４ａが設けられている。ここでは、複数の凹部１４ａのみにより微細周期構造が形成されているが、これは一例にすぎず、本発明では、複数の凸部、又は、複数の凹部と凸部を用いて微細周期構造を形成することができる。なお、図１１に示す微細周期構造は、１次元的に一定の周期で配列してなる。なお、図１１に示す微細周期構造は、Ｙ方向にのみ周期性を有する１次元周期構造である。

図１２に示す微細周期構造には、複数の凸部１４ｂが設けられている。ここでは、複数の凸部１４ｂのみにより微細周期構造が形成されているが、これは一例にすぎず、本発明では、複数の凸部、又は、複数の凹部と凸部を用いて微細周期構造を形成することができる。なお、図１２に示す微細周期構造は、Ｘ方向及びＹ方向に周期性を有する２次元周期構造である。

図１３は、本発明の一態様に係る微細周期構造を概略的に示す断面図である。

本発明に用いられる微細周期構造は、図１３に示すように、光透過層１１の一方の主面に、複数の凹部又は凸部又はその両方を設けることにより形成されている。
さらに、図１３に示すように、微細周期構造が、光透過層２１及び金属反射層２２の双方を含んでいる場合、それらの一方のみを含んでいる場合と比較して、微細周期構造表面の損傷を生じ難く、視認性がより優れた像を表示させることができる。

図１３に示す例では、金属反射層２２を含んでおり、上方向（光透過層２１側）から観察するものとして、光透過層２１と金属反射層２２の界面に、複数の凹部又は凸部又はその両方が設けられている。周期の１／２以上の深さを有する微細周期構造が形成されていた場合、通常の観察条件下では１次回折光が現れず、また０次回折光の反射率も小さくなるため、微細周期構造が形成された領域は黒い領域として観察される。すなわち、通常の金属反射層の見え方と大きな差異を作ることができ、目視によって容易に識別できる。さらに、微細周期構造が観察される適切な観察条件下では、金属反射層２２により本質的な反射率は上がっているため、１次回折光が強く射出しやすく、従って観察手段によって観察した際に明るい絵柄を認識することができ、より確実な真偽判定を行える。

なお、本発明において、「暗灰色」とは、例えば、微細周期構造に法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分について反射率が約２５％以下であることを意味する。また、「黒色」とは、例えば、微細周期構造に法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分について反射率が１０％以下であることを意味する。

本発明に用いられる光透過層２１の材料としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの可視光透過性を有する樹脂を使用することができる。その中でも、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、原版を用いた転写により、光透過層２１の背面（金属反射層２２との界面）に複数の凹部又は凸部又はその両方が設けられた凹凸構造領域を容易に形成することができる。

光透過層２１は可視光の少なくとも一部の波長について十分な透過率を有していればよく、特定の波長帯域を吸収する色素などを添加してもよい。

本発明に用いられる金属反射層２２としては、例えば、アルミニウム、銀、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。金属反射層２２は蒸着・スパッタ等の方法を用いて形成することができる。

図６は、本発明の一態様に係る検証装置１の概略を示す概略図である。ここでは、図２及び図３に示す表示体５を、さらにカードや有価証券類などの物品６に貼付した例を示している。被検証領域２に、光照射手段３を用いて拡散光を照射し、その１次回折光を観察者の瞳４ａで受けている。具体的には、被検証領域２内の微細周期構造からの１次回折光によって表示された絵柄（図３参照）が観察される。

次に、本発明の検証装置の各構成について説明する。

図１に示すように、本発明における検証装置１では、微細周期構造の周期方向を含み被検証領域に直交する面（以下、直交面と記す）が、光照射手段３及び観察手段を横切るように配置されている。たとえば、図１において、微細周期構造の周期方向がＹ方向に平行である場合は、図１に示された断面が直交面に該当する。ここで、周期方向とは、回折格子の格子ベクトルと一致する方向を意味する。

また、本発明における検証装置１では、光照射手段３及び観察手段が、被検証領域２の中心である注視点７における被検証領域２の法線８から４５度以上の位置に配置されている。図１に示すように、注視点７における法線８と注視点７と観察手段の端部（図１では、窓部４ｂの端部）とを結ぶ直線９とのなす角θが、４５度以上であることを意味する。図１では、Ｚ方向に光照射手段３と観察手段とが順次配置されているが、この順序は逆であってもよい。

一般的に、微細周期構造の周期方向、光照射手段３や観察手段の配置位置などの条件が適切でない場合、微細周期構造による１次回折光は、観察することが難しくなる。しかし、本発明では、被検証領域２における微細周期構造の周期方向を含み被検証領域２に直交する面が、光照射手段３及び観察手段を横切るように配置されており、光照射手段３及び観察手段が、被検証領域２の中心である注視点７における被検証領域２の法線８から４５度以上の位置に配置されているため、これらの条件に適合するように予め設定した微細周期構造からの１次回折光を確実に観察することができる。

例えば、被検証領域２を備えた物品が検証装置１と独立したものであったとしても、被検証領域２がそれを備えた物品上において配置位置や配置角度が決められていれば、物品の角を検証装置１で位置決めする（物品を奥まで差し込むと、被検証領域２が検証装置１内の所定の位置に所定の向きで収まるなど）ことにより、容易にかつ確実に１次回折光によって表現された絵柄を観察することができる。

本発明における検証装置では、光照射手段と観察手段とは隣接して配置されていることが好ましい。隣接して配置されているとは、微細周期構造の周期方向を含み前記被検証領域に直交する面に横切られるように、光照射手段と観察手段が隙間なく配置されている状態を示している。これにより、装置の小型化とともに、微細周期構造の回折光の観察に適した条件を実現しやすくなる。

図１に示すように、本発明における光照射手段３は、被検証領域２に照明光を照射する機能を有するものである。光源３ａと拡散シート３ｂとを離間して配置したものを用いることができるが、これに限定されるものではない。このような光照射手段３を用いることで、拡散シート３ｂによって光照射手段の長さを容易に設定できると共に均一な照明光を作りやすく、検証装置１を極めてコンパクト化、安価化、軽量化することができる。

本発明に用いられる光源３ａとしては、単色ＬＥＤやＬＤなどの可視光の単色光源や、白色蛍光ランプ、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、白色無電極ランプ、白色ＬＥＤ、白色ＥＬなどの白色光源を挙げることができる。可視光の単色光源とは、可視光領域におけるただ一種類の波長あるいは十分に狭い波長帯域の光を照射する光源であり、白色光源とは、スペクトル分布が可視光領域にほぼ全体に広がっており、肉眼で白色に見ることができる光源である。

本発明における光源３ａが可視光の白色光源であるときは観察角度によって１次回折光が変化しやすくなるが、光源３ａが単色光源であるとき、被検証領域からの１次回折光も単色となるため、絵柄が観察される際には特定の角度で特定の色で見えることになる。
すなわち、本発明における光源３ａが、可視光の単色光源であるとき、１次回折光の有無により、安定した二値（絵柄が見えるか、見えないか）の観察結果を得ることができ、検証を簡便化することができるため、好ましい。

また、一定角度で入射した白色照明光に対して、ある特定角度で観察した場合の１次回折光の色（波長に対応）は周期構造の周期に依存する。すなわち、被検証領域における周期構造の周期は、観察時の１次回折光の色から高精度に推測することができる。すなわち、本発明における光源３ａが、白色光源であるとき、１次回折光の観察結果における色も検証要素として判断材料とすることができる。したがって、真偽判定及び偽造防止効果を一層高めることができる。とくに、複数種類の周期構造を用い、その周期方向は一定として、周期を適切に変更することにより、カラー表示された絵柄を観察させることも可能となるため、好ましい。

本発明における光照射手段３から照射する照明光は、拡散光であることが好ましい。ここで、拡散光とは、光照射手段３からランダムな方向に拡散して照射される光を意味する（典型的にはランバート散乱など）。拡散光を用いることにより、被検証領域２が大きいサイズの場合でも、被検証領域２全体に均一に光を照射することができ、観察手段により観察される絵柄（主に１次回折光）の色変化や輝度変化が少ない、一様な観察結果を得ることができる。また、拡散光の広がりは、周期構造による１次回折光の広がりに対応するため、一定の観察結果が、拡散光の広がりに応じた視域から観察できる。従って、観察手段の位置が少し変化しても、安定した観察結果を得ることができ、確実な真偽判定を行うことができる。

具体的には、例えば、図９において、被検出領域２の中央部１０ａ、端部１０ｂ及び端部１０ｃでは、入射光の角度がそれぞれ若干異なるが、光照射手段３上の各点からその角度の差以上の角度範囲に均一な光量分布を有する拡散光が照射されることにより、被検出領域２の全面に一様にＹ方向に周期方向を持つ周期構造が並べられていたとしても、観察者の瞳４ａに被検出領域２の全面から同波長帯の１次回折光が入るようにし、被検出領域２の全面が一様に単色で光っているように見せることが可能となる。特に、図９の面内では、Ｙ方向に周期方向を持つ周期構造による回折角は大きくなく（（３）式は、一般化して解釈し、周期構造の周期のＸ、Ｙ成分についても成り立つ）、被検出領域２へ入射する光線がほぼそのまま反射するものとして考えることができ、すなわち、被検出領域２を鏡面と考えた場合に光照射手段１３から観察者の瞳４ａに向かう光線のうちの最大の角度よりも拡散光の角度分布が大きければ、観察者の瞳４ａに向かう１次回折光を作り出すことができる。また、拡散光の広がりに応じて、観察者が上下左右に動いても、一定の観察結果が安定して得られる範囲を作り出すことができる。
ここで、図９は、図１に記載の検証装置１を上部から見たときの断面を示す断面概略図である。

本発明における拡散シート３ｂとしては、光を透過し、透過した光を拡散させることができるものであればよく、特に限定されるものではない。

一方、図７に示すように、光照射手段１３から照射される照明光が拡散光ではない検証装置１１では、被検証領域２が小さいサイズの場合には、特定の方向からのみ、１次回折光によって表現された絵柄を観察することができる。しかし、被検証領域２が大きいサイズの場合には、被検証領域２全体に均一に光を照射し、観察手段によって被検証領域２の各位置から射出した１次回折光を受けることは難しくなる。例えば、被検証領域２に対して、光照射手段１３や観察手段が十分遠くに配置されている場合は可能であるが、検証装置としては大型で不便なものとなる。

特に、図７では光照射手段１３として点光源を用いているが、被検出領域２の全面に一様にＹ方向に周期方向を持つ周期構造が並べられていた場合、特定の観察方向からは被検出領域２の一部が光って見え（一様な周期構造で文字列を表示した場合、図８に示すように、微細周期構造２ｅの絵柄の一部のみしか観察することができない）、観察位置の移動に伴い、被検出領域２の光って見える位置が変化する。これを視覚効果として真偽判定を行うことも可能であるが、絵柄の全体像を把握しづらいという欠点もある。

図７は、照明光が拡散光ではない検証装置を上部から見たときの断面を示す断面概略図である。図８は、図２に示す表示体を図７に示す検証装置を用いて観察したときの表示体を概略的に示す平面図である。

本発明における観察手段は、被検証領域２より得られる回折光を観察するものであり、図１に示すように、検証装置１内部を覗き込める窓部４ｂから肉眼で観察するものであってもよく、図１には図示していないが、検証装置１の窓部４ｂに設置したＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサで撮像するものであってもよいが、これに限定されるものではない。なお、図１に示すように、窓部４ｂを設けることは、周囲に遮光部を設けることでもあり、太陽光や室内照明など、観察条件を変動させる外光を遮断する効果もあり、一層安定した、確実な検証を行うことができる。

次に、図９に示すように、被検証領域２に含まれる周期構造の周期方向（Ｙ方向）と直交する方向における光照射手段３の長さＬ_ｉｘと、長さＬ_ｉｘと同一の方向（Ｘ方向）における被検証領域２の長さＬ_ｔｘと、光照射手段３と被検証領域２との距離Ｄ_ｉと、被検証領域２と観察手段（図１０では、観察者の瞳４ａ）との距離Ｄ_ｏとが、下記式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ_ｉｘ≧Ｌ_ｔｘ×（Ｄ_ｏ＋Ｄ_ｉ）／Ｄ_ｏ…（１）

この条件を満たすことによって、被検出領域２の中で検出すべき周期構造の周期方向が一定のものであっても、被検証領域２の大きさに依らず、その１次回折光を観察者の瞳４ａの方向へ向かう状態を作り出すことができる。特に、光照射手段３から拡散光が射出している場合は、簡便にかつ確実に観察者の瞳４ａの方向へ向かう１次回折光が作り出せる。
これにより、周期方向において、被検証領域２を観察しやすい大きさとすることができ、小型の検証装置で、被検証領域２全面からの１次回折光を観察者の瞳４ａに入射することが可能となる。

つまり、光照射手段３から観察者の瞳４ａに入射する光線を被検証領域２内で一定のものとすることができる。従って、被検証領域２内で一様な照明条件での一様な回折光を観察することができ、回折光を発生する微細周期構造が形成された領域を絵柄などとして正しく認識しやすくなる。
なお、光照射手段３の長さＬ_ｉｘとは、光源３ａの光射出部の長さに対応するものである。

次に、図１０は、図１に記載の検証装置１をより概略的に示す断面概略図である。
図１０に示すように、光照射手段３の中心から被検証領域２の中心である注視点７に引いた線に直交する面７ａに光照射手段３を投影したときの、被検証領域２に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した光照射手段３の長さＬ_ｉｙと、注視点７から観察手段（図１０では、観察者の瞳４ａ）の中心に引いた線に直交する面７ｂに被検証領域２を投影したときの、被検証領域２に含まれる周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した被検証領域２の長さＬ_ｔｙと、光照射手段３と被検証領域２との距離Ｄ_ｉと、被検証領域２と観察手段との距離Ｄ_ｏとが、下記式（２）を満たすことが好ましい。
Ｌ_ｉｙ≧Ｌ_ｔｙ×（Ｄ_ｏ＋Ｄ_ｉ）／Ｄ_ｏ…（２）

この条件を満たすことによって、被検出領域２の中で検出すべき周期構造の周期方向が一定のものであっても、被検証領域２の大きさに依らず、その１次回折光を観察者の瞳４ａの方向へ向かう状態を作り出すことができる。特に、光照射手段３から拡散光が射出している場合は、簡便にかつ確実に観察者の瞳４ａの方向へ向かう１次回折光が作り出せる。
これにより、周期方向に直交する方向において、被検証領域２を観察しやすい大きさとすることができ、小型の検証装置で、被検証領域２全面からの１次回折光を観察者の瞳４ａに入射することが可能となる。

つまり、光照射手段３から観察者の瞳に入射する光線を被検証領域２内で一定のものとすることができる。従って、被検証領域２内で一様な照明条件での一様な回折光を観察することができ、回折光を発生する微細周期構造が形成された領域を絵柄などとして正しく認識しやすくなる。
なお、光照射手段３の長さＬ_ｉｙとは、光源３ａの光射出部の長さに対応するものである。

また、本発明における光照射手段と観察手段の配置角度は、検証したい周期構造の周期と観察したい色（波長）によって決定するものである。

本発明の検証装置１は、周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域２を有する物品６に対して用いることができる。

本発明における被検証領域２に含まれる微細周期構造は、周期が可視光の波長以下であればよく、回折格子と同様の機能を有していれば、回折格子以外の形状であってもよい。例えば、微小な矩形や円形の凹凸構造を、マトリクス状に並べて配置したものなどを用いることができる。

また、本発明における微細周期構造の配置領域の形状は、絵柄を表現していることが好ましい。本発明における検出装置１では、絵柄が多少複雑であったとしても、色や輝度の変化が少ない一様な観察結果を、容易にかつ確実に得ることができるためである。なお、絵柄とは画像、図柄、数字、文字、パターンなどを指すものである。

さらに、本発明における微細周期構造の周期は、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましい。

微細周期構造の周期が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であると、可視波長範囲４００〜７００ｎｍにおいて、少なくとも赤色成分の回折光が微細周期構造領域において観察されることがなくなる。上述した等式（３）において、３５０ｎｍの周期では８９°の照明光の場合におよそ７００ｎｍの光が８９°方向へ回折することになるので、実質的に赤色光についてはあらゆる照明条件下で十分な強度の回折光が当該微細周期構造領域から法線方向に発生することがなくなる。

一方、２００ｎｍの周期では８９°の照明光の場合におよそ４００ｎｍの光が８９°方向へ回折することになるので、青色光が回折される下限であることが分かる。従って、微細周期構造の周期を２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下とすることにより、深い角度の照明光に対して、同様に深い角度から赤色以外の回折光を観察することができる。

また、それ以外の条件では、回折光が発生せず、一般的な観察条件下では回折光が認識されることはない。従って、法線方向から観察した際に、微細周期構造領域をより確実に低反射（構造の深さが周期の１／２以上の場合）にすることができると共に、特定条件下では青色もしくは緑色等の回折光を観察することができ、極めて真偽判定が容易かつ確実となり、偽造防止効果を高めることができる。

本発明では、微細周期構造を含む被検証領域は、ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）カード、磁気カード、無線カード及びＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カードなどのカード類、商品券及び株券などの有価証券、真正品であることが確認されるべき物品に取り付けられるべきタグ、真正品であることが確認されるべき物品を収容する包装体又はその一部などに付与することができる。

本発明における微細周期構造を含む被検証領域は、図２に示す表示体を介して上記した物品に貼り付けることが一般的であるが、貼り付けるだけでなく、例えば、物品が紙基材を使用している場合、表示体を紙基材に漉き込み、当該表示体に対応した位置で紙基材を開口させてもよい。或いは、物品が光透過性の基材を使用している場合、その内部に表示体を埋め込んでもよく、基材の裏面、即ち表示面とは反対側の面に表示体を固定してもよい。

また、本発明における表示体は、美術品などの高級品に支持させてもよい。さらに、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体は、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。

本発明の一態様に係る検証装置を側面から見たときの断面を示す断面概略図。 本発明に用いられる微細周期構造を含む被検証領域を有する表示体を概略的に示す平面図。 図２に示す表示体を本発明の検証装置を用いて観察したときの表示体を概略的に示す平面図。 通常の周期構造が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。 微細周期構造が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。 本発明の一態様に係る検証装置の概略を示す概略図。 照明光が拡散光ではない検証装置を上部から見たときの断面を示す断面概略図。 図２に示す表示体を図７に示す検証装置を用いて観察したときの表示体を概略的に示す平面図。 図１に記載の検証装置を上部から見たときの断面を示す断面概略図。 図１に記載の検証装置１をより概略的に示す断面概略図。 本発明に用いられる微細周期構造として採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 本発明に用いられる微細周期構造として採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 本発明の一態様に係る微細周期構造を概略的に示す断面図。

符号の説明

０１…検証装置、２…被検証領域、２ａ〜２ｄ…周期構造、２ｅ…微細周期構造、３…光反射手段、３ａ…光源、３ｂ…拡散シート、４ａ…観察者の瞳、４ｂ…窓部、５…表示体、６…物品、７…注視点、７ａ…光照射手段の中心から被検証領域の中心である注視点に引いた線に直交する面、７ｂ…注視点から観察手段の中心に引いた線に直交する面、８…注視点における被検証領域の法線、９…注視点と光反射手段または観察手段の端部とを結ぶ直線、１０ａ…被検証領域の中央部、１０ｂ…被検証領域の端部、１０ｃ…被検証領域の端部、１１…検証装置、１３…点光源、１４ａ…凹部、１４ｂ…凸部、２１…光透過層、２２…金属反射層、３０ａ…周期構造、３０ｂ…微細周期構造、３１ａ…照明光、３１ｂ…照明光、３２ａ…正反射光又は０次回折光、３２ｂ…正反射光又は０次回折光、３３ａ…１次回折光、３３ｂ…１次回折光

Claims (5)

1. 少なくとも一部に周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域を検証するための検証装置であって、
   前記被検証領域に拡散光を照射する光照射手段と、前記被検証領域より得られる回折光を観察する観察手段と、を備えており、
   前記光照射手段と観察手段が隣接して配置されており、
   前記微細周期構造の周期方向を含み前記被検証領域に直交する面が、前記光照射手段及び観察手段を横切るように配置されており、かつ、前記光照射手段及び観察手段が、前記被検証領域の中心である注視点における被検証領域の法線から４５度以上の位置に配置されており、
   前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と直交する方向における前記光照射手段の長さＬｉｘと、前記長さＬｉｘと同一の方向における前記被検証領域の長さＬｔｘと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（１）を満たすことを特徴とする検証装置。
   Ｌｉｘ ≧Ｌｔｘ ×（Ｄｏ ＋Ｄｉ ）／Ｄｏ …（１）
2. 少なくとも一部に周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域を検証するための検証装置であって、
   前記被検証領域に拡散光を照射する光照射手段と、前記被検証領域より得られる回折光を観察する観察手段と、を備えており、
   前記光照射手段と観察手段が隣接して配置されており、
   前記微細周期構造の周期方向を含み前記被検証領域に直交する面が、前記光照射手段及び観察手段を横切るように配置されており、かつ、前記光照射手段及び観察手段が、前記被検証領域の中心である注視点における被検証領域の法線から４５度以上の位置に配置されており、
   前記光照射手段の中心から前記被検証領域の中心である注視点に引いた線に垂直な面に光照射手段を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した光照射手段の長さＬｉｙと、前記注視点から前記観察手段の中心に引いた線に垂直な面に被検証領域を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した被検証領域の長さＬｔｙと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（２）を満たすことを特徴とする検証装置。
   Ｌｉｙ ≧Ｌｔｙ ×（Ｄｏ ＋Ｄｉ ）／Ｄｏ …（２）
3. 少なくとも一部に周期が可視光の波長以下である微細周期構造を含む被検証領域を検証するための検証装置であって、
   前記被検証領域に拡散光を照射する光照射手段と、前記被検証領域より得られる回折光を観察する観察手段と、を備えており、
   前記光照射手段と観察手段が隣接して配置されており、
   前記微細周期構造の周期方向を含み前記被検証領域に直交する面が、前記光照射手段及び観察手段を横切るように配置されており、かつ、前記光照射手段及び観察手段が、前記被検証領域の中心である注視点における被検証領域の法線から４５度以上の位置に配置されており、
   前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と直交する方向における前記光照射手段の長さＬｉｘと、前記長さＬｉｘと同一の方向における前記被検証領域の長さＬｔｘと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（１）を満たし、
   Ｌｉｘ ≧Ｌｔｘ ×（Ｄｏ ＋Ｄｉ ）／Ｄｏ …（１）
   前記光照射手段の中心から前記被検証領域の中心である注視点に引いた線に垂直な面に光照射手段を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した光照射手段の長さＬｉｙと、前記注視点から前記観察手段の中心に引いた線に垂直な面に被検証領域を投影したときの、前記被検証領域に含まれる微細周期構造の周期方向と同一の方向における前記投影した被検証領域の長さＬｔｙと、前記光照射手段と被検証領域との距離Ｄｉと、前記被検証領域と観察手段との距離Ｄｏとが、下記式（２）を満たすことを特徴とする検証装置。
   Ｌｉｙ ≧Ｌｔｙ ×（Ｄｏ ＋Ｄｉ ）／Ｄｏ …（２）
4. 前記光照射手段が、可視光の単色光源を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検証装置。
5. 前記光照射手段が、白色光源を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検証装置。