画像表示体及び情報媒体
【課題】従来からある回折格子パターンとは異なる視覚効果を有し、且つより高い偽造防止効果を実現する画像表示体及び情報媒体を提供すること。
【解決手段】光透過性の基材１１の一方の面に複数の光散乱領域１２ａを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配置し、その周囲に非光散乱領域１２ｂを配置して画像表示体１０を構成する。各光散乱領域１２ａに、Ｙ軸方向に向きを揃えた複数の直線状の光散乱パターンを配置する。各光散乱領域１２ａの少なくとも一部を光反射層で覆い、各光散乱領域１２ａへの入射光からフラウンホーファー回折による回折光を発生させる。これにより、光散乱領域１２ａのマトリクス状配置に応じた部分を白色表示させる。
【解決手段】光透過性の基材１１の一方の面に複数の光散乱領域１２ａを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配置し、その周囲に非光散乱領域１２ｂを配置して画像表示体１０を構成する。各光散乱領域１２ａに、Ｙ軸方向に向きを揃えた複数の直線状の光散乱パターンを配置する。各光散乱領域１２ａの少なくとも一部を光反射層で覆い、各光散乱領域１２ａへの入射光からフラウンホーファー回折による回折光を発生させる。これにより、光散乱領域１２ａのマトリクス状配置に応じた部分を白色表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉眼での真偽判定が容易であるセキュリティ性の高い偽造防止機能を備えた画像表示体及び情報媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
パスポートやクレジットカード、ＩＤカード、商品券や小切手等の有価証券類は、偽造が困難であることが望まれる。そのため、そのような物品は、物品自体が偽造または模造が困難であるとともに、偽造を抑制するために、偽造品や模造品と容易に区別できるようなラベルが貼り付けられている。
【０００３】
また、近年では、前記物品以外にもブランド品などにおいて偽造品が流通する点が問題となっているため、上記した偽造防止技術の需要は増えている。
【０００４】
偽造防止技術として、回折格子パターンが知られている。回折格子パターンは、光を回折させる方向や角度、明るさ等を制御することで、観察する角度に応じて絵柄を変化させることや、立体像を表示することが可能である（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００５】
回折格子パターンの原版を作製する方法としては、電子ビーム露光装置を用い、かつコンピュータ制御により、電子線用レジストが塗布された平面状の基板が載置されたＸ−Ｙステージを移動させて、基板の表面に回折格子パターンを形成する方法がある（例えば特許文献３参照）。
ここで、回折格子のパラメータとしては、
（１）回折格子の空間周波数（格子線のピッチ）
（２）回折格子の方向（格子線の方向）
（３）回折格子の描画領域（回折格子パターンの配置）
の３つがある。
そして、
（１）に応じて、定点に対してその回折格子パターンが光って見える色が変化し、
（２）に応じて、その回折格子パターンが光って見える方向が変化し、
（３）に応じて、表示パターン（絵柄や文字等）が決定される。
そこで、基板の表面を数十乃至数百μｍ程度の微小領域に分割し、各領域にこれらのパラメータを様々に変化させた回折格子を形成することで、絵柄や文字等を表現することができる。
【０００６】
上記のような方法により作製された、凹凸形状からなるパターンの原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製し、この金属製スタンパーを母型として透明基材上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させ、熱や光を与えることで樹脂を軟化又は硬化させパターンを複製する。
複製されたパターンは通常透明であるので、アルミニウム等の金属や誘電体の薄膜層を蒸着する等の方法により、光反射層を設けた後、紙やプラスチックフィルム等の基材上に接着層を介してステッカー又は転写箔として貼付され、さらに必要に応じて印刷層やパターン層の汚れや傷を防止するための保護層が設けられ、有価証券類やカード類が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５０８３８７号公報
【特許文献２】特許第２７４５９０２号公報
【特許文献３】特開２０００−３９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、偽造防止技術としての回折格子パターンの普及に伴い、従来からある回折格子パターンでは、それ自体の偽造、模造が増加しつつある。
本発明では、従来からある回折格子パターンとは異なる視覚効果を有し、且つより高い偽造防止効果を実現する画像表示体及び情報媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の問題を解決するために、以下のような手段を講じる。
即ち、第１の発明は、光透過性の基材の少なくとも一方の面に、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された直線状の光散乱パターンを方向を揃えて複数配置した光散乱領域を備えており、前記基材の前記一方の面上に、前記光散乱領域の少なくとも一部を被覆する光反射層を備えており、前記基材の前記一方の面上に前記光散乱領域を、前記各光散乱パターンの延在方向及び前記光散乱パターンどうしの間隔方向に沿ってマトリクス状に複数配置してあることで画像を表示する画像表示体において、前記一方の面上での前記光散乱パターンの間隔方向における前記光散乱領域の長さは６９μｍ以上であることを特徴とする画像表示体である。
【００１０】
第２の発明は、前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは８７μｍ以上であることを特徴とする画像表示体である。
【００１１】
第３の発明は、前記各光散乱領域はそれぞれ前記光散乱パターンを同一の配置パターンで有していることを特徴とする画像表示体である。
【００１２】
第４の発明は、前記延在方向及び前記間隔方向において、隣接する２つの前記光散乱領域の前記光散乱パターンが連続し、該連続する光散乱パターンの任意の部分によって、射出光の強度分布が同じ配置パターンが得られることを特徴とする画像表示体である。
【００１３】
第５の発明は、前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは１４５μｍ以下であることを特徴とする画像表示体である。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明による画像表示体と、前記画像表示体を支持した物品とを具備してあることを特徴とする情報媒体である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来からある回折格子とは異なる視覚効果を有するので、偽造又は模造を困難とし、より高い偽造防止効果を実現できる画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示す画像表示体のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ），（ｃ）は本発明の光散乱領域に採用可能な構造パターン、（ｂ），（ｄ）はそれをフーリエ変換して得られる画像のパターンをそれぞれ示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像表示体を説明するための概略図である。
【図６】マトリクス状に配置してある複数の光散乱領域に入射光を入射したときの射出光の強度分布を説明するための概略図である。
【図７】単一の光散乱領域からの回折光の強度分布をフーリエ変換した状態を示すグラフである。
【図８】（ａ），（ｂ）は、光散乱領域がマトリクス状に複数配置してあることによる光散乱領域からの回折光の強度分布をフーリエ変換の前後で示すグラフである。
【図９】図７の強度分布Ｓ（θ）と図８（ｂ）の強度分布Ｇ（θ）とを合成した光散乱領域からの回折光の強度分布を図６のスクリーンの位置で示すグラフである。
【図１０】（ａ），（ｂ）は隣接する２つの光散乱領域の光散乱パターンが連続しない場合を示す説明図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は隣接する２つの光散乱領域の光散乱パターンが連続する場合を示す説明図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は図１２（ａ）の光散乱パターンから抽出拡大した光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は図１２（ａ）の光散乱パターンから抽出拡大した光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る情報媒体を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、同様又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。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す画像表示体のＡ―Ａ線に沿った断面図である。
【００１９】
図１に示す本実施形態の画像表示体１０は、図２に示すように、光透過性の基材１１と光反射層１３とを有している。図１、図２に示す例では、基材１１は、その一方の面に、凹凸形状の２つの光散乱領域１２ａと、各光散乱領域１２ａの周囲に配置された平面状の非光散乱領域１２ｂとを備えている。
更に、光散乱領域１２ａを備える面上に、光散乱領域１２ａの少なくとも一部を被覆するように光反射層１３を形成している。なお、図２に示すように本実施形態の光散乱領域１２ａは、光散乱パターン１２ｃを複数有している。図２の光散乱パターン１２ｃは、基材１１の一方の面に対する凹部のみから成るが、実際には凸部から成ってもよく、凸部と凹部の両方から成ってもよい。
【００２０】
図１、図２に示す例では、光散乱領域１２ａは方向の揃った複数の直線状の光散乱パターン１２ｃを備えている。図１に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａはＸ軸方向（請求項中の間隔方向に相当）に間隔をおいて配置されている。各光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃは、基材１１の一方の面上で、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向（請求項中の延在方向に相当）にそれぞれ延在している。光散乱パターン１２ｃを構成する凹部の深さ方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方と直交するＺ軸方向に延在している。なお、光散乱領域１２ａに備えてある直線状の光散乱パターン１２ｃ（凹部又は凸部又はその両方）は必ずしも完全に平行である必要はない。
【００２１】
光透過性の基材１１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの光透過性を有する樹脂からなるフィルム又はシートを用いることができる。基材１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。基材１１の表面には、反射防止処理、低反射防止処理、ハードコート処理、帯電防止処理及び防汚処理などの処理を施してもよい。
【００２２】
光反射層１３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。或いは、光反射層１３として、光散乱領域１２ａとは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、光反射層１３として、隣り同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、即ち誘電体多層膜を使用してもよい。但し、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち光散乱領域１２ａと接触しているものの屈折率は、光散乱領域１２ａの屈折率とは異なっているものが好ましい。
【００２３】
図３は、本発明の光散乱領域に採用可能な構造パターンとそれをフーリエ変換して得られる画像のパターンとをそれぞれ示す説明図である。
【００２４】
図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａには、Ｙ方向に延在する複数の直線状の光散乱パターン１２ｃ（凹部）が平行に配置されている。
【００２５】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の光散乱領域１２ａに設けられた複数の光散乱パターン１２ｃの配置パターンをフーリエ変換して得られる画像のパターンを示す説明図である。
フーリエ変換して得られる図３（ｂ）の画像２０のパターンは、変換前の光散乱パターン１２ｃの配置パターンからのフラウンホーファー回折による回折光分布を示している。ゆえに、図３（ｂ）のパターンより、図３（ａ）の光散乱領域１２ａは、Ｘ軸方向に指向性を持った回折光を射出していることがわかる。また、図３（ｂ）のパターンがＸ軸方向の全体に亘って延在していることから、図３（ａ）の光散乱領域１２ａからの回折光は、空間周波数の分布が広いことがわかる。
ゆえに、図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａにＸ軸に平行な方向から入射光を入射すると、Ｙ軸に垂直かつＸ軸を含む面内において、広い範囲で指向性のある散乱光、すなわち白色を観察できる。
【００２６】
図３（ｃ）に示す光散乱領域１２ａは、図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａと比較すると、各光散乱パターン１２ｃの配向性は低い（光散乱パターン１２ｃのＹ軸方向への延在長さは短い）ものの、構造は概ねＹ軸に平行な直線状の光散乱パターン１２ｃを複数配置した構造と捉えることができる。
【００２７】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）の光散乱領域１２ａに設けられた複数の光散乱パターン１２ｃの配置パターンをフーリエ変換して得られる画像のパターンを示す説明図である。
図３（ｂ）の場合と同様に図３（ｄ）の画像２０のパターンを解釈すると、図３（ｃ）の光散乱領域１２ａから射出する回折光はＸ軸方向に指向性を持っており、かつ空間周波数が一定の範囲を持って分布していることがわかる。
ゆえに、図３（ｃ）に示す光散乱領域１２ａにＸ軸に平行な方向から入射光を入射すると、Ｙ軸に垂直かつＸ軸を含む面内において、広い範囲で指向性のある散乱光、すなわち白色を観察できる。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【００２９】
図４に示す画像表示体１０は、光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂとを備えてある。また、光散乱領域１２ａはＸＹ平面（基材１１の一方の面上）においてマトリクス状に複数配置されており、その周囲に非光散乱領域１２ｂが配置されている。なお、図４に示す画像表示体１０では、光散乱領域１２ａがＸ軸、Ｙ軸と平行な方向へマトリクス状に配置されてあるが、配置の方向はそれに限らず、Ｘ軸、Ｙ軸以外の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の合成方向）へ並んでいてもよい。なお、各光散乱領域１２ａは、同じ配置パターンの光散乱パターン１２ｃをそれぞれ有している。
観察者が画像表示体１０を観察すると、光散乱領域１２ａから射出する指向性散乱光が観察できる角度において光散乱領域１２ａは白色に観察される。一方で、非光散乱領域１２ｂは、光反射層１３（図２参照）がある場合は光反射層１３の色、又は入射光の０次回折光が観察でき、光反射層１３が無い場合は入射光は光透過層１３を透過するため、画像表示体１０の表面には何も観察されないか、又は光透過層１３自体の光学特性（基材１１の色、屈折率、表面の細かな傷等による拡散性等）が観察される。非光散乱領域１２ｂが光反射層１３を備えているかに関わらず、観察者は光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂとを色や質感等が異なるものとして観察できる。
つまり、光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置され光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂが同一面上に並置されることにより、画像表示体１０は画像を表示することができ、その配置パターンにより様々な画像を表示することが可能となる。即ち、光散乱領域１２ａは画像の画素に相当していると言える。
例えば、図４に示す画像表示体１０の場合、観察者はアルファベットの「Ｐ」として観察することが出来る。この画像表示体１０の場合は光散乱領域１２ａが大きいために表示してある画像「Ｐ」の構成単位である画素を観察できてしまうが、光散乱領域１２ａの大きさを小さくすればより高解像度の画像を表示でき、その大きさを人間の眼の分解能以下の大きさとすればより滑らかで自然な画像を表示できる。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を説明するための概略図である。
【００３１】
図５は、入射光３１を光散乱領域１２ａに入射させ、観察者１４が光散乱領域１２ａからの射出光３２を観察している場面を図示している。
図５（ａ）、図５（ｂ）は同じ場面のものであり、ＸＹＺ空間において異なる方向から図示したものである。
【００３２】
図６は、マトリクス状に配置してある複数の光散乱領域に入射光を入射したときの射出光の強度分布を説明するための概略図である。
【００３３】
図６は、Ｘ方向の長さがＤｘの光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置している範囲に入射光３１を入射し、その範囲から距離Ｒの位置にあるスクリーン２２に射出光３２を投影している。なお、光散乱領域１２ａのＸ方向の長さＤｘに対して、光散乱領域１２ａとスクリーン２２との距離Ｒは充分大きく、スクリーン２２に投影される射出光３２はフラウンホーファー回折であるとする。また、入射光３１は光散乱領域１２ａの面に垂直に入射するコヒーレントな平行光であるものとする。ＸＺ平面において入射光３１と光散乱領域１２ａを透過した射出光３２とが成す角度をθとする。
本図では透過光を射出光３２としてスクリーン２２に投影しているが、本図は画像表示体１０へ入射光３１を入射し、画像表示体１０から射出する回折光（射出光３２）を観察者１４が観察する様を模式的に表したものであり、スクリーン２２に投影される回折光は、観察者１４が観察する回折光に相当する。また、本図では光散乱領域１２ａが４つ配置してあるが、本図は概略図であり、本発明はこれに限らない。
前記したように、光散乱領域１２ａの大きさは人間の眼の分解能以下とされてあることにより滑らかな画像を表示できる。ゆえに、画像表示体１０を観察者１４が観察する場合、画像表示体１０と観察者１４の距離に対して光散乱領域１２ａの大きさは充分小さく、観察者１４が観察する回折光はフラウンホーファー回折となる。
【００３４】
図７は、単一の光散乱領域１２ａからの射出光３２の強度分布を概略的に示すグラフである。
図示されてある射出角度θは、光散乱領域１２ａを設けた基材１１の一方の面に垂直な入射光３１を入射したときに得られる射出光３２の射出角度を示しており、０次回折光と成す角度をθとしてある。回折光強度は相対的な値で示しており、０次回折光の強度を１としてある。なお、図示するグラフは説明のために用いる概略的なものであり、本発明の画像表示体の光散乱領域から射出する回折光の強度分布はこれに限らない。
【００３５】
射出光３２の強度は０次回折光の方向においてピークを示すが、前記してあるように光散乱領域１２ａは指向性を持った散乱光を射出するため、射出角度θの値の広い範囲において、光散乱領域１２ａから射出する射出光３２（回折光）の強度分布がなだらかに広がっている。
【００３６】
しかし、観察者１４が実際に観察する回折光は、光散乱領域１２ａが備える構造に因るもののみではない。本実施形態において光散乱領域１２ａはマトリクス状に配置されており、それに起因する回折も寄与することとなる。
【００３７】
単一の光散乱領域１２ａによる回折光の強度分布への寄与を、図６におけるＺ軸座標値ｚ＝０の箇所においてｓ（θ）と表し、ｓ（θ）をフーリエ変換したものをＳ（θ）と表すとする。このとき、図７に示す強度分布はＳ（θ）と表せる。
また、光散乱領域１２ａがマトリクス状に複数配置してあることによる回折光の強度分布への寄与を、図６におけるＺ軸座標値ｚ＝０においてｇ（θ）と表し、ｇ（θ）をフーリエ変換したものをＧ（θ）と表すとする。なお、ｇ（θ）、Ｇ（θ）は図８（ａ），（ｂ）に概略を図示してある。
【００３８】
光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置されているとき、ｚ＝０における強度分布への寄与は上記式を用いて、ｓ（θ）＊ｇ（θ）と表せる。ｚ＝Ｒ（スクリ−ン２２の位置）における射出光３２（回折光）の強度分布はそれをフーリエ変換したものとなるので、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）となる。
【００３９】
図８（ａ）、図８（ｂ）はそれぞれ、ｇ（θ）、Ｇ（θ）を表すグラフである。ｇ（θ）は櫛形関数であるので、それをフーリエ変換したＧ（θ）も櫛形関数となる。なお、図８（ａ），（ｂ）ではｇ（θ）よりもＧ（θ）の方が周期が大きくなっているが、実際にはそれぞれの単位の取り方次第で大小関係は変わるため、ｇ（θ）、Ｇ（θ）の周期の大小関係は図８に示す限りではない。
【００４０】
図９は、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）を概略的に示すグラフである。
【００４１】
図９に示す破線は、図７に示すＳ（θ）を表しており、実線はＳ（θ）・Ｇ（θ）を表している。
図より、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）は一定周期毎に強度を持っていることがわかる。つまり、マトリクス状に配列されてある複数の光散乱領域１２ａから射出する射出光３２を観察者１４が観察した場合、明暗や色の変化が周期的に現れる様子を観察できることとなる。
【００４２】
しかし、周期的に現れる明暗や色の変化は、従来からある回折格子パターンの視覚効果と類似しており、光散乱領域１２ａによる白色を観察者１４が観察し難くなる要因となる。
【００４３】
ところで、Ｇ（θ）の周期は、下記式（１）のＤの値より算出することができる。
Ｄ ＝ λ／ｓｉｎθ … （１）
【００４４】
上式（１）において、Ｄは光散乱領域１２ａの第１方向（Ｘ軸方向）における長さ、λは入射光３１の波長、ｓｉｎθは図６に示す射出角度θの正弦である。
【００４５】
前記したように、図９のグラフに示してある周期的な強度分布が、観察者が観察した場合の明暗や色の変化の原因となっている。しかし、周期的な強度分布は存在しつつも、観察者１４の眼がそれを知覚できなければ明暗や色の変化は観察されない。
ゆえに、Ｇ（θ）の周期が人間の瞳孔径以下であれば、明暗や色の変化が観察されることなく、指向性散乱による白色を安定して観察することが可能となる。
【００４６】
ところで、人間の眼の瞳孔径は一般的に２乃至８ｍｍであるとし、可視光の波長範囲は４００乃至７００ｎｍであるとする。また、画像表示体１０の表示面（一方の面）と観察者１４の眼との距離は５００ｍｍであるとする。
このとき、左右の眼の各々の見込み角は０．２３乃至０．９２°である。
【００４７】
本実施形態による画像表示体１０及びそれを用いた後述の情報媒体２００を観察者１４が観察するとき、極端に明るい場所や極端に暗い場所で観察することは少なく、一般的に室内照明下であることが多い。ゆえに、人間の眼の瞳孔径は２乃至８ｍｍであると前記してあるが、本実施形態の画像表示体１０乃至情報媒体２００を観察する場合の人間の眼の瞳孔径は概ね４乃至５ｍｍとなる。このとき、左右の眼の各々の見込み各は０．４６乃至０．５７°である。
また、可視光の波長範囲は４００乃至７００ｎｍと前記してあるが、ここでは分光感度の最も高い５５５ｎｍを代表値として考える。
【００４８】
（１）式において＝λ＝５５５ｎｍ、θ＝０．４６°を代入すると、Ｄ＝６９μｍとなる。ゆえに、光散乱領域１２ａの第１方向における長さが６９μｍ以上であれば、明暗や色の変化が観察されることなく安定して白色を表示する画像表示体１０及び情報媒体２００を提供することが可能となる。
【００４９】
（１）式より、入射光３１の波長λの値が大きくなる程、光散乱領域１２ａの第１方向（Ｘ軸方向）における長さＤの値も大きくなることがわかる。ゆえに、例えばλ＝７００ｎｍの場合は、光散乱領域１２ａの第１方向における長さが６９μｍ以上であったとしても、明暗や色の変化が観察されてしまうことになる。
しかし、本実施形態による画像表示体１０及び情報媒体２００を観察者１４が観察するのは、前記したように一般的に室内照明下であり、波長の長さが７００ｎｍのコヒーレント光を入射して観察することはない。また、室内照明は通常、白色光であり、また、単一の点光源ということは少なく、複数の点光源、線光源、面光源から成るのが一般的である。
ゆえに、前記したような室内照明環境から鑑みると、分光感度の最も高い５５５ｎｍを代表値として求めた６９μｍ以上であれば、通常の室内照明環境下において、安定して白色を表示する画像表示体を提供することが可能となる。
【００５０】
（１）式においてλ＝７００ｎｍ、θ＝０．４６°を代入すると、Ｄ＝８７μｍとなる。ゆえに光散乱領域１２ａの第１方向における長さが８７μｍ以上であれば、単一の点光源から成る照明環境下においても明暗や色の変化が観察されることなく安定して白色を表示する画像表示体１０及び情報媒体２００を提供することが可能となる。
【００５１】
ところで、指向性散乱による安定した白色を表示させるならば、撮影等で作製したような完全なランダムパターンを用いればよく、複数の光散乱領域１２ａを配置する必要はない。しかし、高精細、高解像な画像を作製するためには、撮影よりも前記した電子ビーム露光装置を用いる方法が一般的である。
完全なランダムパターンを電子ビーム露光装置で作製するためには、その構造パターンのデータを作成する必要がある。しかし、それを用いて画像を作成するためには画像の大きさ相当の構造パターンのデータを作成する必要があり、そのデータ量は莫大なものとなってしまうため非常に扱い難い。
そこで、本実施形態にあるように光散乱領域１２ａをマトリクス状に複数配置する方法が有効となる。その方法の場合、必要となるデータのデータ量は完全なランダムパターンを作成するよりも遙かに少なく、それを繰り返し配置することによって高精細、高解像な画像を作成することが可能となる。
【００５２】
更に、光散乱領域１２ａの構造パターンが全て同一で有る場合、必要となるデータは光散乱領域１２ａの面積分のみとなり、データ作成の労力を大きく軽減することができる。また、この場合、同一の構造パターンが配置されることにより、画像全体のデータは高い圧縮率で圧縮可能となり、データ量が莫大となることによる運用上の悪影響を軽減することが可能となる。
【００５３】
隣接する光散乱領域１２ａ間で光散乱パターン１２ｃの配置パターンが連続的に繋がる場合、前記した光散乱領域１２ａがマトリクス状に複数配置してあることによる強度分布への寄与を軽減できる。ゆえに、隣接する光散乱領域１２ａ間で構造パターンが連続的に繋がっていることにより、より安定した白色を表示することが可能となる。
ここで、隣接する光散乱領域１２ａ間で光散乱パターン１２ｃの配置パターンが連続的に繋がるとは、図１のＸ軸方向やＹ軸方向において隣接する２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において継ぎ目が目立たないように、各光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが繋がることを言う。
光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが、例えば図１０（ａ）に示すようなものである場合、図１のＸ軸方向に光散乱領域１２ａを２つ並べると、図１０（ｂ）に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において光散乱パターン１２ｃが連続せず、継ぎ目が目立ってしまう。このような継ぎ目の部分では、射出光の分布が各光散乱領域１２ａ内の射出光分布とは異なるものとなる。
したがって、図１０（ａ）の光散乱パターン１２ｃを有する光散乱領域１２ａでは、図１のＸ軸方向やＹ軸方向にマトリクス状に配置した場合に、マトリクス全体での射出光の強度分布を均一化することができない。
一方、光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが、例えば図１１（ａ）に示すようなものである場合、図１のＸ軸方向に光散乱領域１２ａを２つ並べると、図１１（ｂ）に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において光散乱パターン１２ｃが連続し、継ぎ目が目立たなくなる。
このように、隣接する光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において、両領域１２ａ，１２ａの光散乱パターン１２ｃが連続すれば、図１のＸ軸方向やＹ軸方向に複数の光散乱領域１２ａをマトリクス状に配置することで、一つの大きな光散乱領域を構成することができるようになる。
ところで、図１２（ａ）に示す光散乱パターンは、フーリエ変換すると図１２（ｂ）の周波数スペクトルを示すような射出光の強度分布を有している。そして、図１２（ａ）の光散乱パターンからそれぞれ異なる部分領域を抽出して拡大したのが、図１３（ａ）及び図１４（ａ）にそれぞれ示す光散乱パターンである。これらの光散乱パターンをそれぞれフーリエ変換すると、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）にそれぞれ示すように、図１２（ｂ）に示すのと同じ周波数スペクトルが得られる。即ち、図１３（ａ）及び図１４（ａ）の光散乱パターンは、図１２（ａ）の光散乱パターンと同じ射出光の強度分布を有している。
このため、図１１（ａ）の光散乱領域１２ａのように、図１のＸ軸方向やＹ軸方向に光散乱パターン１２ｃが連続的に繋がる配置パターンを有している場合は、その光散乱領域１２ａをマトリクス配列することで、図１２（ａ）に示すような、どの領域を部分的に切り取っても射出光の強度分布が同じである光散乱パターンを構成することができる。
即ち、図１１（ａ）の光散乱パターン１２ｃを有する光散乱領域１２ａならば、光散乱パターン１２ｃの内容を図１３（ａ）や図１４（ａ）の光散乱パターンのようにすることで、図１のＸ軸方向やＹ軸方向にマトリクス状に配置した場合に、マトリクス全体での射出光の強度分布を均一化することができる。
これにより、光散乱領域１２ａがＸ軸方向やＹ軸方向に並べて配置してあることによる回折光の強度分布への寄与を、低減することができる。
【００５４】
ところで、観察者１４が画像表示体１０を眼から５００ｍｍ離した位置で観察すると、一般的に、視力が１．０の人間の眼の分解能は１分（１／１．０＝６０秒）であるため、眼の分解能の限界により、１４５μｍ以下の構造は分解できない。よって、光散乱領域１２ａの一辺の長さを１４５μｍ以下とすると光散乱領域１２ａ同士を分解することはできない。ゆえに、光散乱領域１２ａの一辺の長さを１４５μｍ以下とすることによって、より高品位な画像を表示する画像表示体１０を提供することが可能となる。
このように、本実施形態の画像表示体１０では、従来からある回折格子パターンとは異なる白色表示という視覚効果を有するので、偽造又は模造が困難であり、これにより、より高い偽造防止効果を実現することができる。
【００５５】
図１５は、本発明の一実施形態に係る情報媒体を概略的に示す平面図である。
図１５に示す本実施形態の情報媒体２００は、磁気カードであって、基材５１を含んでいる。基材５１には、印刷層５２と帯状の磁気記録層５３とが形成されている。更に、基材５１には、画像表示体１０が偽造防止用又は個人識別用ラベルとして貼り付けられている。
【００５６】
この情報媒体２００は、画像表示体１０を含んでいる。ゆえに、この情報媒体２００の偽造又は模造は困難である。
【００５７】
なお、基材５１の材質は、天然の紙及び合成紙などの紙でなくてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（熱可塑性ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル樹脂及びポリスチレン樹脂などの合成樹脂、ガラス、陶器及び磁器などのセラミックス、又は、単体金属及び合金などの金属材料であってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…画像表示体
１１…光透過層
１２ａ…光散乱領域
１２ｂ…非光散乱領域
１２ｃ…光散乱パターン
１３…光反射層
１４…観察者
２０…フーリエ変換画像
２２…スクリーン
３１…入射光
３２…射出光
３２ａ…０次回折光
３２ｂ…回折光
５１…基材
５２…印刷層
５３…磁気記録層
２００…情報媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肉眼での真偽判定が容易であるセキュリティ性の高い偽造防止機能を備えた画像表示体及び情報媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
パスポートやクレジットカード、ＩＤカード、商品券や小切手等の有価証券類は、偽造が困難であることが望まれる。そのため、そのような物品は、物品自体が偽造または模造が困難であるとともに、偽造を抑制するために、偽造品や模造品と容易に区別できるようなラベルが貼り付けられている。
【０００３】
また、近年では、前記物品以外にもブランド品などにおいて偽造品が流通する点が問題となっているため、上記した偽造防止技術の需要は増えている。
【０００４】
偽造防止技術として、回折格子パターンが知られている。回折格子パターンは、光を回折させる方向や角度、明るさ等を制御することで、観察する角度に応じて絵柄を変化させることや、立体像を表示することが可能である（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００５】
回折格子パターンの原版を作製する方法としては、電子ビーム露光装置を用い、かつコンピュータ制御により、電子線用レジストが塗布された平面状の基板が載置されたＸ−Ｙステージを移動させて、基板の表面に回折格子パターンを形成する方法がある（例えば特許文献３参照）。
ここで、回折格子のパラメータとしては、
（１）回折格子の空間周波数（格子線のピッチ）
（２）回折格子の方向（格子線の方向）
（３）回折格子の描画領域（回折格子パターンの配置）
の３つがある。
そして、
（１）に応じて、定点に対してその回折格子パターンが光って見える色が変化し、
（２）に応じて、その回折格子パターンが光って見える方向が変化し、
（３）に応じて、表示パターン（絵柄や文字等）が決定される。
そこで、基板の表面を数十乃至数百μｍ程度の微小領域に分割し、各領域にこれらのパラメータを様々に変化させた回折格子を形成することで、絵柄や文字等を表現することができる。
【０００６】
上記のような方法により作製された、凹凸形状からなるパターンの原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製し、この金属製スタンパーを母型として透明基材上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させ、熱や光を与えることで樹脂を軟化又は硬化させパターンを複製する。
複製されたパターンは通常透明であるので、アルミニウム等の金属や誘電体の薄膜層を蒸着する等の方法により、光反射層を設けた後、紙やプラスチックフィルム等の基材上に接着層を介してステッカー又は転写箔として貼付され、さらに必要に応じて印刷層やパターン層の汚れや傷を防止するための保護層が設けられ、有価証券類やカード類が作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５０８３８７号公報
【特許文献２】特許第２７４５９０２号公報
【特許文献３】特開２０００−３９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、偽造防止技術としての回折格子パターンの普及に伴い、従来からある回折格子パターンでは、それ自体の偽造、模造が増加しつつある。
本発明では、従来からある回折格子パターンとは異なる視覚効果を有し、且つより高い偽造防止効果を実現する画像表示体及び情報媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の問題を解決するために、以下のような手段を講じる。
即ち、第１の発明は、光透過性の基材の少なくとも一方の面に、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された直線状の光散乱パターンを方向を揃えて複数配置した光散乱領域を備えており、前記基材の前記一方の面上に、前記光散乱領域の少なくとも一部を被覆する光反射層を備えており、前記基材の前記一方の面上に前記光散乱領域を、前記各光散乱パターンの延在方向及び前記光散乱パターンどうしの間隔方向に沿ってマトリクス状に複数配置してあることで画像を表示する画像表示体において、前記一方の面上での前記光散乱パターンの間隔方向における前記光散乱領域の長さは６９μｍ以上であることを特徴とする画像表示体である。
【００１０】
第２の発明は、前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは８７μｍ以上であることを特徴とする画像表示体である。
【００１１】
第３の発明は、前記各光散乱領域はそれぞれ前記光散乱パターンを同一の配置パターンで有していることを特徴とする画像表示体である。
【００１２】
第４の発明は、前記延在方向及び前記間隔方向において、隣接する２つの前記光散乱領域の前記光散乱パターンが連続し、該連続する光散乱パターンの任意の部分によって、射出光の強度分布が同じ配置パターンが得られることを特徴とする画像表示体である。
【００１３】
第５の発明は、前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは１４５μｍ以下であることを特徴とする画像表示体である。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明による画像表示体と、前記画像表示体を支持した物品とを具備してあることを特徴とする情報媒体である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来からある回折格子とは異なる視覚効果を有するので、偽造又は模造を困難とし、より高い偽造防止効果を実現できる画像表示体及び情報媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示す画像表示体のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ），（ｃ）は本発明の光散乱領域に採用可能な構造パターン、（ｂ），（ｄ）はそれをフーリエ変換して得られる画像のパターンをそれぞれ示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像表示体を説明するための概略図である。
【図６】マトリクス状に配置してある複数の光散乱領域に入射光を入射したときの射出光の強度分布を説明するための概略図である。
【図７】単一の光散乱領域からの回折光の強度分布をフーリエ変換した状態を示すグラフである。
【図８】（ａ），（ｂ）は、光散乱領域がマトリクス状に複数配置してあることによる光散乱領域からの回折光の強度分布をフーリエ変換の前後で示すグラフである。
【図９】図７の強度分布Ｓ（θ）と図８（ｂ）の強度分布Ｇ（θ）とを合成した光散乱領域からの回折光の強度分布を図６のスクリーンの位置で示すグラフである。
【図１０】（ａ），（ｂ）は隣接する２つの光散乱領域の光散乱パターンが連続しない場合を示す説明図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は隣接する２つの光散乱領域の光散乱パターンが連続する場合を示す説明図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は図１２（ａ）の光散乱パターンから抽出拡大した光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は図１２（ａ）の光散乱パターンから抽出拡大した光散乱パターンとそのフーリエ変換により得られる周波数スペクトルとを示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る情報媒体を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、同様又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。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す画像表示体のＡ―Ａ線に沿った断面図である。
【００１９】
図１に示す本実施形態の画像表示体１０は、図２に示すように、光透過性の基材１１と光反射層１３とを有している。図１、図２に示す例では、基材１１は、その一方の面に、凹凸形状の２つの光散乱領域１２ａと、各光散乱領域１２ａの周囲に配置された平面状の非光散乱領域１２ｂとを備えている。
更に、光散乱領域１２ａを備える面上に、光散乱領域１２ａの少なくとも一部を被覆するように光反射層１３を形成している。なお、図２に示すように本実施形態の光散乱領域１２ａは、光散乱パターン１２ｃを複数有している。図２の光散乱パターン１２ｃは、基材１１の一方の面に対する凹部のみから成るが、実際には凸部から成ってもよく、凸部と凹部の両方から成ってもよい。
【００２０】
図１、図２に示す例では、光散乱領域１２ａは方向の揃った複数の直線状の光散乱パターン１２ｃを備えている。図１に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａはＸ軸方向（請求項中の間隔方向に相当）に間隔をおいて配置されている。各光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃは、基材１１の一方の面上で、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向（請求項中の延在方向に相当）にそれぞれ延在している。光散乱パターン１２ｃを構成する凹部の深さ方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方と直交するＺ軸方向に延在している。なお、光散乱領域１２ａに備えてある直線状の光散乱パターン１２ｃ（凹部又は凸部又はその両方）は必ずしも完全に平行である必要はない。
【００２１】
光透過性の基材１１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの光透過性を有する樹脂からなるフィルム又はシートを用いることができる。基材１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。基材１１の表面には、反射防止処理、低反射防止処理、ハードコート処理、帯電防止処理及び防汚処理などの処理を施してもよい。
【００２２】
光反射層１３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。或いは、光反射層１３として、光散乱領域１２ａとは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、光反射層１３として、隣り同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、即ち誘電体多層膜を使用してもよい。但し、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち光散乱領域１２ａと接触しているものの屈折率は、光散乱領域１２ａの屈折率とは異なっているものが好ましい。
【００２３】
図３は、本発明の光散乱領域に採用可能な構造パターンとそれをフーリエ変換して得られる画像のパターンとをそれぞれ示す説明図である。
【００２４】
図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａには、Ｙ方向に延在する複数の直線状の光散乱パターン１２ｃ（凹部）が平行に配置されている。
【００２５】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の光散乱領域１２ａに設けられた複数の光散乱パターン１２ｃの配置パターンをフーリエ変換して得られる画像のパターンを示す説明図である。
フーリエ変換して得られる図３（ｂ）の画像２０のパターンは、変換前の光散乱パターン１２ｃの配置パターンからのフラウンホーファー回折による回折光分布を示している。ゆえに、図３（ｂ）のパターンより、図３（ａ）の光散乱領域１２ａは、Ｘ軸方向に指向性を持った回折光を射出していることがわかる。また、図３（ｂ）のパターンがＸ軸方向の全体に亘って延在していることから、図３（ａ）の光散乱領域１２ａからの回折光は、空間周波数の分布が広いことがわかる。
ゆえに、図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａにＸ軸に平行な方向から入射光を入射すると、Ｙ軸に垂直かつＸ軸を含む面内において、広い範囲で指向性のある散乱光、すなわち白色を観察できる。
【００２６】
図３（ｃ）に示す光散乱領域１２ａは、図３（ａ）に示す光散乱領域１２ａと比較すると、各光散乱パターン１２ｃの配向性は低い（光散乱パターン１２ｃのＹ軸方向への延在長さは短い）ものの、構造は概ねＹ軸に平行な直線状の光散乱パターン１２ｃを複数配置した構造と捉えることができる。
【００２７】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）の光散乱領域１２ａに設けられた複数の光散乱パターン１２ｃの配置パターンをフーリエ変換して得られる画像のパターンを示す説明図である。
図３（ｂ）の場合と同様に図３（ｄ）の画像２０のパターンを解釈すると、図３（ｃ）の光散乱領域１２ａから射出する回折光はＸ軸方向に指向性を持っており、かつ空間周波数が一定の範囲を持って分布していることがわかる。
ゆえに、図３（ｃ）に示す光散乱領域１２ａにＸ軸に平行な方向から入射光を入射すると、Ｙ軸に垂直かつＸ軸を含む面内において、広い範囲で指向性のある散乱光、すなわち白色を観察できる。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を概略的に示す平面図である。
【００２９】
図４に示す画像表示体１０は、光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂとを備えてある。また、光散乱領域１２ａはＸＹ平面（基材１１の一方の面上）においてマトリクス状に複数配置されており、その周囲に非光散乱領域１２ｂが配置されている。なお、図４に示す画像表示体１０では、光散乱領域１２ａがＸ軸、Ｙ軸と平行な方向へマトリクス状に配置されてあるが、配置の方向はそれに限らず、Ｘ軸、Ｙ軸以外の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の合成方向）へ並んでいてもよい。なお、各光散乱領域１２ａは、同じ配置パターンの光散乱パターン１２ｃをそれぞれ有している。
観察者が画像表示体１０を観察すると、光散乱領域１２ａから射出する指向性散乱光が観察できる角度において光散乱領域１２ａは白色に観察される。一方で、非光散乱領域１２ｂは、光反射層１３（図２参照）がある場合は光反射層１３の色、又は入射光の０次回折光が観察でき、光反射層１３が無い場合は入射光は光透過層１３を透過するため、画像表示体１０の表面には何も観察されないか、又は光透過層１３自体の光学特性（基材１１の色、屈折率、表面の細かな傷等による拡散性等）が観察される。非光散乱領域１２ｂが光反射層１３を備えているかに関わらず、観察者は光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂとを色や質感等が異なるものとして観察できる。
つまり、光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置され光散乱領域１２ａと非光散乱領域１２ｂが同一面上に並置されることにより、画像表示体１０は画像を表示することができ、その配置パターンにより様々な画像を表示することが可能となる。即ち、光散乱領域１２ａは画像の画素に相当していると言える。
例えば、図４に示す画像表示体１０の場合、観察者はアルファベットの「Ｐ」として観察することが出来る。この画像表示体１０の場合は光散乱領域１２ａが大きいために表示してある画像「Ｐ」の構成単位である画素を観察できてしまうが、光散乱領域１２ａの大きさを小さくすればより高解像度の画像を表示でき、その大きさを人間の眼の分解能以下の大きさとすればより滑らかで自然な画像を表示できる。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態に係る画像表示体を説明するための概略図である。
【００３１】
図５は、入射光３１を光散乱領域１２ａに入射させ、観察者１４が光散乱領域１２ａからの射出光３２を観察している場面を図示している。
図５（ａ）、図５（ｂ）は同じ場面のものであり、ＸＹＺ空間において異なる方向から図示したものである。
【００３２】
図６は、マトリクス状に配置してある複数の光散乱領域に入射光を入射したときの射出光の強度分布を説明するための概略図である。
【００３３】
図６は、Ｘ方向の長さがＤｘの光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置している範囲に入射光３１を入射し、その範囲から距離Ｒの位置にあるスクリーン２２に射出光３２を投影している。なお、光散乱領域１２ａのＸ方向の長さＤｘに対して、光散乱領域１２ａとスクリーン２２との距離Ｒは充分大きく、スクリーン２２に投影される射出光３２はフラウンホーファー回折であるとする。また、入射光３１は光散乱領域１２ａの面に垂直に入射するコヒーレントな平行光であるものとする。ＸＺ平面において入射光３１と光散乱領域１２ａを透過した射出光３２とが成す角度をθとする。
本図では透過光を射出光３２としてスクリーン２２に投影しているが、本図は画像表示体１０へ入射光３１を入射し、画像表示体１０から射出する回折光（射出光３２）を観察者１４が観察する様を模式的に表したものであり、スクリーン２２に投影される回折光は、観察者１４が観察する回折光に相当する。また、本図では光散乱領域１２ａが４つ配置してあるが、本図は概略図であり、本発明はこれに限らない。
前記したように、光散乱領域１２ａの大きさは人間の眼の分解能以下とされてあることにより滑らかな画像を表示できる。ゆえに、画像表示体１０を観察者１４が観察する場合、画像表示体１０と観察者１４の距離に対して光散乱領域１２ａの大きさは充分小さく、観察者１４が観察する回折光はフラウンホーファー回折となる。
【００３４】
図７は、単一の光散乱領域１２ａからの射出光３２の強度分布を概略的に示すグラフである。
図示されてある射出角度θは、光散乱領域１２ａを設けた基材１１の一方の面に垂直な入射光３１を入射したときに得られる射出光３２の射出角度を示しており、０次回折光と成す角度をθとしてある。回折光強度は相対的な値で示しており、０次回折光の強度を１としてある。なお、図示するグラフは説明のために用いる概略的なものであり、本発明の画像表示体の光散乱領域から射出する回折光の強度分布はこれに限らない。
【００３５】
射出光３２の強度は０次回折光の方向においてピークを示すが、前記してあるように光散乱領域１２ａは指向性を持った散乱光を射出するため、射出角度θの値の広い範囲において、光散乱領域１２ａから射出する射出光３２（回折光）の強度分布がなだらかに広がっている。
【００３６】
しかし、観察者１４が実際に観察する回折光は、光散乱領域１２ａが備える構造に因るもののみではない。本実施形態において光散乱領域１２ａはマトリクス状に配置されており、それに起因する回折も寄与することとなる。
【００３７】
単一の光散乱領域１２ａによる回折光の強度分布への寄与を、図６におけるＺ軸座標値ｚ＝０の箇所においてｓ（θ）と表し、ｓ（θ）をフーリエ変換したものをＳ（θ）と表すとする。このとき、図７に示す強度分布はＳ（θ）と表せる。
また、光散乱領域１２ａがマトリクス状に複数配置してあることによる回折光の強度分布への寄与を、図６におけるＺ軸座標値ｚ＝０においてｇ（θ）と表し、ｇ（θ）をフーリエ変換したものをＧ（θ）と表すとする。なお、ｇ（θ）、Ｇ（θ）は図８（ａ），（ｂ）に概略を図示してある。
【００３８】
光散乱領域１２ａがマトリクス状に配置されているとき、ｚ＝０における強度分布への寄与は上記式を用いて、ｓ（θ）＊ｇ（θ）と表せる。ｚ＝Ｒ（スクリ−ン２２の位置）における射出光３２（回折光）の強度分布はそれをフーリエ変換したものとなるので、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）となる。
【００３９】
図８（ａ）、図８（ｂ）はそれぞれ、ｇ（θ）、Ｇ（θ）を表すグラフである。ｇ（θ）は櫛形関数であるので、それをフーリエ変換したＧ（θ）も櫛形関数となる。なお、図８（ａ），（ｂ）ではｇ（θ）よりもＧ（θ）の方が周期が大きくなっているが、実際にはそれぞれの単位の取り方次第で大小関係は変わるため、ｇ（θ）、Ｇ（θ）の周期の大小関係は図８に示す限りではない。
【００４０】
図９は、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）を概略的に示すグラフである。
【００４１】
図９に示す破線は、図７に示すＳ（θ）を表しており、実線はＳ（θ）・Ｇ（θ）を表している。
図より、Ｓ（θ）・Ｇ（θ）は一定周期毎に強度を持っていることがわかる。つまり、マトリクス状に配列されてある複数の光散乱領域１２ａから射出する射出光３２を観察者１４が観察した場合、明暗や色の変化が周期的に現れる様子を観察できることとなる。
【００４２】
しかし、周期的に現れる明暗や色の変化は、従来からある回折格子パターンの視覚効果と類似しており、光散乱領域１２ａによる白色を観察者１４が観察し難くなる要因となる。
【００４３】
ところで、Ｇ（θ）の周期は、下記式（１）のＤの値より算出することができる。
Ｄ ＝ λ／ｓｉｎθ … （１）
【００４４】
上式（１）において、Ｄは光散乱領域１２ａの第１方向（Ｘ軸方向）における長さ、λは入射光３１の波長、ｓｉｎθは図６に示す射出角度θの正弦である。
【００４５】
前記したように、図９のグラフに示してある周期的な強度分布が、観察者が観察した場合の明暗や色の変化の原因となっている。しかし、周期的な強度分布は存在しつつも、観察者１４の眼がそれを知覚できなければ明暗や色の変化は観察されない。
ゆえに、Ｇ（θ）の周期が人間の瞳孔径以下であれば、明暗や色の変化が観察されることなく、指向性散乱による白色を安定して観察することが可能となる。
【００４６】
ところで、人間の眼の瞳孔径は一般的に２乃至８ｍｍであるとし、可視光の波長範囲は４００乃至７００ｎｍであるとする。また、画像表示体１０の表示面（一方の面）と観察者１４の眼との距離は５００ｍｍであるとする。
このとき、左右の眼の各々の見込み角は０．２３乃至０．９２°である。
【００４７】
本実施形態による画像表示体１０及びそれを用いた後述の情報媒体２００を観察者１４が観察するとき、極端に明るい場所や極端に暗い場所で観察することは少なく、一般的に室内照明下であることが多い。ゆえに、人間の眼の瞳孔径は２乃至８ｍｍであると前記してあるが、本実施形態の画像表示体１０乃至情報媒体２００を観察する場合の人間の眼の瞳孔径は概ね４乃至５ｍｍとなる。このとき、左右の眼の各々の見込み各は０．４６乃至０．５７°である。
また、可視光の波長範囲は４００乃至７００ｎｍと前記してあるが、ここでは分光感度の最も高い５５５ｎｍを代表値として考える。
【００４８】
（１）式において＝λ＝５５５ｎｍ、θ＝０．４６°を代入すると、Ｄ＝６９μｍとなる。ゆえに、光散乱領域１２ａの第１方向における長さが６９μｍ以上であれば、明暗や色の変化が観察されることなく安定して白色を表示する画像表示体１０及び情報媒体２００を提供することが可能となる。
【００４９】
（１）式より、入射光３１の波長λの値が大きくなる程、光散乱領域１２ａの第１方向（Ｘ軸方向）における長さＤの値も大きくなることがわかる。ゆえに、例えばλ＝７００ｎｍの場合は、光散乱領域１２ａの第１方向における長さが６９μｍ以上であったとしても、明暗や色の変化が観察されてしまうことになる。
しかし、本実施形態による画像表示体１０及び情報媒体２００を観察者１４が観察するのは、前記したように一般的に室内照明下であり、波長の長さが７００ｎｍのコヒーレント光を入射して観察することはない。また、室内照明は通常、白色光であり、また、単一の点光源ということは少なく、複数の点光源、線光源、面光源から成るのが一般的である。
ゆえに、前記したような室内照明環境から鑑みると、分光感度の最も高い５５５ｎｍを代表値として求めた６９μｍ以上であれば、通常の室内照明環境下において、安定して白色を表示する画像表示体を提供することが可能となる。
【００５０】
（１）式においてλ＝７００ｎｍ、θ＝０．４６°を代入すると、Ｄ＝８７μｍとなる。ゆえに光散乱領域１２ａの第１方向における長さが８７μｍ以上であれば、単一の点光源から成る照明環境下においても明暗や色の変化が観察されることなく安定して白色を表示する画像表示体１０及び情報媒体２００を提供することが可能となる。
【００５１】
ところで、指向性散乱による安定した白色を表示させるならば、撮影等で作製したような完全なランダムパターンを用いればよく、複数の光散乱領域１２ａを配置する必要はない。しかし、高精細、高解像な画像を作製するためには、撮影よりも前記した電子ビーム露光装置を用いる方法が一般的である。
完全なランダムパターンを電子ビーム露光装置で作製するためには、その構造パターンのデータを作成する必要がある。しかし、それを用いて画像を作成するためには画像の大きさ相当の構造パターンのデータを作成する必要があり、そのデータ量は莫大なものとなってしまうため非常に扱い難い。
そこで、本実施形態にあるように光散乱領域１２ａをマトリクス状に複数配置する方法が有効となる。その方法の場合、必要となるデータのデータ量は完全なランダムパターンを作成するよりも遙かに少なく、それを繰り返し配置することによって高精細、高解像な画像を作成することが可能となる。
【００５２】
更に、光散乱領域１２ａの構造パターンが全て同一で有る場合、必要となるデータは光散乱領域１２ａの面積分のみとなり、データ作成の労力を大きく軽減することができる。また、この場合、同一の構造パターンが配置されることにより、画像全体のデータは高い圧縮率で圧縮可能となり、データ量が莫大となることによる運用上の悪影響を軽減することが可能となる。
【００５３】
隣接する光散乱領域１２ａ間で光散乱パターン１２ｃの配置パターンが連続的に繋がる場合、前記した光散乱領域１２ａがマトリクス状に複数配置してあることによる強度分布への寄与を軽減できる。ゆえに、隣接する光散乱領域１２ａ間で構造パターンが連続的に繋がっていることにより、より安定した白色を表示することが可能となる。
ここで、隣接する光散乱領域１２ａ間で光散乱パターン１２ｃの配置パターンが連続的に繋がるとは、図１のＸ軸方向やＹ軸方向において隣接する２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において継ぎ目が目立たないように、各光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが繋がることを言う。
光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが、例えば図１０（ａ）に示すようなものである場合、図１のＸ軸方向に光散乱領域１２ａを２つ並べると、図１０（ｂ）に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において光散乱パターン１２ｃが連続せず、継ぎ目が目立ってしまう。このような継ぎ目の部分では、射出光の分布が各光散乱領域１２ａ内の射出光分布とは異なるものとなる。
したがって、図１０（ａ）の光散乱パターン１２ｃを有する光散乱領域１２ａでは、図１のＸ軸方向やＹ軸方向にマトリクス状に配置した場合に、マトリクス全体での射出光の強度分布を均一化することができない。
一方、光散乱領域１２ａの光散乱パターン１２ｃが、例えば図１１（ａ）に示すようなものである場合、図１のＸ軸方向に光散乱領域１２ａを２つ並べると、図１１（ｂ）に示すように、２つの光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において光散乱パターン１２ｃが連続し、継ぎ目が目立たなくなる。
このように、隣接する光散乱領域１２ａ，１２ａの境界部分において、両領域１２ａ，１２ａの光散乱パターン１２ｃが連続すれば、図１のＸ軸方向やＹ軸方向に複数の光散乱領域１２ａをマトリクス状に配置することで、一つの大きな光散乱領域を構成することができるようになる。
ところで、図１２（ａ）に示す光散乱パターンは、フーリエ変換すると図１２（ｂ）の周波数スペクトルを示すような射出光の強度分布を有している。そして、図１２（ａ）の光散乱パターンからそれぞれ異なる部分領域を抽出して拡大したのが、図１３（ａ）及び図１４（ａ）にそれぞれ示す光散乱パターンである。これらの光散乱パターンをそれぞれフーリエ変換すると、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）にそれぞれ示すように、図１２（ｂ）に示すのと同じ周波数スペクトルが得られる。即ち、図１３（ａ）及び図１４（ａ）の光散乱パターンは、図１２（ａ）の光散乱パターンと同じ射出光の強度分布を有している。
このため、図１１（ａ）の光散乱領域１２ａのように、図１のＸ軸方向やＹ軸方向に光散乱パターン１２ｃが連続的に繋がる配置パターンを有している場合は、その光散乱領域１２ａをマトリクス配列することで、図１２（ａ）に示すような、どの領域を部分的に切り取っても射出光の強度分布が同じである光散乱パターンを構成することができる。
即ち、図１１（ａ）の光散乱パターン１２ｃを有する光散乱領域１２ａならば、光散乱パターン１２ｃの内容を図１３（ａ）や図１４（ａ）の光散乱パターンのようにすることで、図１のＸ軸方向やＹ軸方向にマトリクス状に配置した場合に、マトリクス全体での射出光の強度分布を均一化することができる。
これにより、光散乱領域１２ａがＸ軸方向やＹ軸方向に並べて配置してあることによる回折光の強度分布への寄与を、低減することができる。
【００５４】
ところで、観察者１４が画像表示体１０を眼から５００ｍｍ離した位置で観察すると、一般的に、視力が１．０の人間の眼の分解能は１分（１／１．０＝６０秒）であるため、眼の分解能の限界により、１４５μｍ以下の構造は分解できない。よって、光散乱領域１２ａの一辺の長さを１４５μｍ以下とすると光散乱領域１２ａ同士を分解することはできない。ゆえに、光散乱領域１２ａの一辺の長さを１４５μｍ以下とすることによって、より高品位な画像を表示する画像表示体１０を提供することが可能となる。
このように、本実施形態の画像表示体１０では、従来からある回折格子パターンとは異なる白色表示という視覚効果を有するので、偽造又は模造が困難であり、これにより、より高い偽造防止効果を実現することができる。
【００５５】
図１５は、本発明の一実施形態に係る情報媒体を概略的に示す平面図である。
図１５に示す本実施形態の情報媒体２００は、磁気カードであって、基材５１を含んでいる。基材５１には、印刷層５２と帯状の磁気記録層５３とが形成されている。更に、基材５１には、画像表示体１０が偽造防止用又は個人識別用ラベルとして貼り付けられている。
【００５６】
この情報媒体２００は、画像表示体１０を含んでいる。ゆえに、この情報媒体２００の偽造又は模造は困難である。
【００５７】
なお、基材５１の材質は、天然の紙及び合成紙などの紙でなくてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（熱可塑性ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメタクリル樹脂及びポリスチレン樹脂などの合成樹脂、ガラス、陶器及び磁器などのセラミックス、又は、単体金属及び合金などの金属材料であってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…画像表示体
１１…光透過層
１２ａ…光散乱領域
１２ｂ…非光散乱領域
１２ｃ…光散乱パターン
１３…光反射層
１４…観察者
２０…フーリエ変換画像
２２…スクリーン
３１…入射光
３２…射出光
３２ａ…０次回折光
３２ｂ…回折光
５１…基材
５２…印刷層
５３…磁気記録層
２００…情報媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基材の少なくとも一方の面に、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された直線状の光散乱パターンを方向を揃えて複数配置した光散乱領域を備えており、
前記基材の前記一方の面上に、前記光散乱領域の少なくとも一部を被覆する光反射層を備えており、
前記基材の前記一方の面上に前記光散乱領域を、前記各光散乱パターンの延在方向及び前記光散乱パターンどうしの間隔方向に沿ってマトリクス状に複数配置してあることで画像を表示する画像表示体において、
前記一方の面上での前記光散乱パターンの間隔方向における前記光散乱領域の長さは６９μｍ以上であることを特徴とする画像表示体。
【請求項２】
前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは８７μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示体。
【請求項３】
前記各光散乱領域はそれぞれ前記光散乱パターンを同一の配置パターンで有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示体。
【請求項４】
前記延在方向及び前記間隔方向において、隣接する２つの前記光散乱領域の前記光散乱パターンが連続し、該連続する光散乱パターンの任意の部分によって、射出光の強度分布が同じ配置パターンが得られることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像表示体。
【請求項５】
前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の画像表示体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示体と、前記画像表示体を支持した物品とを具備してあることを特徴とする情報媒体。
【請求項１】
光透過性の基材の少なくとも一方の面に、凹部及び凸部のうち少なくとも一方で構成された直線状の光散乱パターンを方向を揃えて複数配置した光散乱領域を備えており、
前記基材の前記一方の面上に、前記光散乱領域の少なくとも一部を被覆する光反射層を備えており、
前記基材の前記一方の面上に前記光散乱領域を、前記各光散乱パターンの延在方向及び前記光散乱パターンどうしの間隔方向に沿ってマトリクス状に複数配置してあることで画像を表示する画像表示体において、
前記一方の面上での前記光散乱パターンの間隔方向における前記光散乱領域の長さは６９μｍ以上であることを特徴とする画像表示体。
【請求項２】
前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは８７μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示体。
【請求項３】
前記各光散乱領域はそれぞれ前記光散乱パターンを同一の配置パターンで有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示体。
【請求項４】
前記延在方向及び前記間隔方向において、隣接する２つの前記光散乱領域の前記光散乱パターンが連続し、該連続する光散乱パターンの任意の部分によって、射出光の強度分布が同じ配置パターンが得られることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像表示体。
【請求項５】
前記間隔方向における前記光散乱領域の長さは１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の画像表示体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示体と、前記画像表示体を支持した物品とを具備してあることを特徴とする情報媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２０８１４９（Ｐ２０１２−２０８１４９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１４７９（Ｐ２０１１−７１４７９）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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