JP6382483B2 - 回折格子記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、物品等に貼付又は転写することで、物品の偽造を防止する回折格子記録媒体に関するものである。

従来から、キャッシュカード、クレジットカード、小切手カード等のカード類、金券類、身分証明書、重要書類等のような認証とともに偽造防止を必要とする物品に対して、各種の偽造防止手段が図られている。例えば、クレジットカードにおいては、金属反射層を有するレリーフホログラムからなるレインボーホログラムが、目視によるカードの真贋判定のための認証構造としてカードの表面に設けられている。このようなホログラムの記録装置が特許文献１に開示されている。

特公昭６０−３０９４８号公報 特開２００４−２１２９２７号公報

しかしながら、ホログラムのような回折格子のうち、格子ピッチが比較的粗いものは、二光束干渉又はドットマトリクス法などにより、比較的容易に作成することが可能である。したがって、一見似ているレベルの回折格子が簡単に作製されるおそれがあった。

本発明は、偽造防止性が高く、セキュリティ的にも信頼性がさらに高い回折格子記録媒体を提供する。

上記目的を達成する本発明の回折格子記録媒体は、
第１の観察画像用光回折構造を有する第１の観察画像用単位セル及び第２の観察画像用光回折構造を有する第２の観察画像用単位セルを含み、元画像を形成する第１の記録部分と、
第１の立体隠し画像用光回折構造を有する第１の立体隠し画像用単位セル、第２の立体隠し画像用光回折構造を有する第２の立体隠し画像用単位セル、及び第３の立体隠し画像用光回折構造を有する第３の立体隠し画像用単位セルを含み、隠し画像を形成し、前記第１の記録部分に埋め込まれる第２の記録部分と、
を備え、
前記第１の観察画像用単位セル及び前記第２の観察画像用単位セルの格子ピッチは、可視光の波長以上であり、
前記第１の立体隠し画像用単位セル、前記第２の立体隠し画像用単位セル、及び前記第３の立体隠し画像用単位セルは、可視光の波長以下の格子ピッチであり曲線の回折格子を有し、
前記第１の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が赤色に対応する波長となるように形成され、
前記第２の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が緑色に対応する波長となるように形成され、
前記第３の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が青色に対応する波長となるように形成され、
前記第１の立体隠し画像用単位セル、前記第２の立体隠し画像用単位セル、及び前記第３の立体隠し画像用単位セルは、
任意に一様に同じ割合で形成され、輝度最大値に対する各単位セルの色の輝度の割合に応じた面積を有し、
前記第２の記録部分は、前記第１の記録部分よりも小さく、前記第１の記録部分に対して平行な直線状に形成され、
前記隠し画像は、それぞれ所定の角度で入射した光に対して所定の角度で観察した場合のみに観察可能であり、
一次回折光による前記隠し画像は、二次回折光による前記元画像に重なって再生する
ことを特徴とする。

さらに、前記立体隠し画像用単位セルを構成する微細な凹凸は、計算機合成ホログラムであることを特徴とする。

本発明によれば、偽造防止性が高く、セキュリティ的にも信頼性がさらに高い回折格子記録媒体を提供することが可能となる。

第１実施形態の元画像の画像データを示す図である。 第１実施形態の画像データの各部分の単位セルを示す図である。 第１実施形態の立体隠し画像の画像データを示す図である。 第１実施形態の立体隠し画像の単位セルを示す図である。 回折格子に対する光源と観察者の関係を示す図である。 回折格子に対する光源と観察者の第１の観察状態を示す図である。 回折格子に対する光源と観察者の第２の観察状態を示す図である。 第１実施形態の回折格子記録媒体を示す図である。 第１実施形態の図１０の領域Ａの部分を拡大した図である。 第１実施形態の図１０の領域Ｂの部分を拡大した図である。 第１実施形態の図１０の領域Ｃの部分を拡大した図である。 第１実施形態の図１０の領域Ｄの部分を拡大した図である。 第１実施形態の回折格子記録媒体の他の例の一部を示す図である。 第１実施形態の回折格子記録媒体の隠し画像を観察した図である。 第２実施形態のカラーの立体隠し画像の各色の単位セルを示す図である。 第２実施形態のカラーの立体隠し画像の任意の一部分の各色の単位セルの輝度の関係を示す図である。 第２実施形態のカラーの立体隠し画像の任意の一部分の各色の単位セル面積の関係を示す図である。 第２実施形態のカラーの立体隠し画像の各色の単位セルの概念図である。 第２実施形態の図１０の領域Ａの部分を拡大した図である。 第２実施形態の図１０の領域Ｂの部分を拡大した図である。 第２実施形態の図１０の領域Ｃの部分を拡大した図である。 第２実施形態の図１０の領域Ｄの部分を拡大した図である。 第２実施形態の回折格子記録媒体の他の例の一部を示す図である。 第３実施形態の計算機合成ホログラムの単位セルを示す図である。

以下、図面を参照にして本発明にかかる回折格子記録媒体について説明する。

図１は、第１実施形態の元画像１の画像データを示す図である。

第１実施形態の元画像１は、コンピュータ上で電子情報として作製される図柄であって、第１の図柄部分１１と、第２の図柄部分１２と、第３の図柄部分１３とを有する。

図２は、第１実施形態の画像データの各部分の単位セルを示す図である。

図２（ａ）は、第１の図柄部分１１に対応する第１の観察画像用単位セル１１ａを示している。第１の図柄部分１１に対応する第１の観察画像用単位セル１１ａは、格子ピッチ１．０μｍ、格子角度４５°で形成されている。図２（ｂ）は、第２の図柄部分１２に対応する第２の観察画像用単位セル１２ａを示している。第２の図柄部分１２に対応する第２の観察画像用単位セル１２ａは、格子ピッチ１．０μｍ、格子角度０°で形成されている。図２（ｃ）は、第３の図柄部分１３に対応する第３の観察画像用単位セル１３ａを示している。第３の図柄部分１３に対応する第３の観察画像用単位セル１３ａは、格子ピッチ１．０μｍ、格子角度９０°で形成されている。

なお、図１に示すように、元画像１は、第１実施形態では、第１の図柄部分１１と、第２の図柄部分１２と、第３の図柄部分１３との３種類の部分を有するが、少なくとも第１の図柄部分１１を有すればよい。

図３は、第１実施形態の立体隠し画像２の画像データを示す図である。

図３に示すように、第１実施形態の立体隠し画像２は、所定の観察条件でのみ確認可能な立体の画像、図形、又は文字等が好ましい。立体隠し画像２は、図１に示した元画像１に対して、元画像１の特徴を損なわないように埋め込まれ、視認可能な元画像１とは別の情報をいう。

図４は、第１実施形態の立体隠し画像２の単位セルを示す図である。

図４に示すように、立体隠し画像２を構成する隠し画像用単位セル２ａは、曲線回折格子から形成される。
回折格子の曲線は、半径ｒの円周の一部であり、隠し画像用単位セル２ａ内に同一のピッチｄ_aで形成される。

次に、単位セルの格子ピッチについて説明する。

図５は回折格子Ｄに対する光源Ｌと観察者Ｅの関係を示す図、図６は第１の観察状態の場合を示す図、図７は第２の観察状態の場合を示す図である。

回折格子Ｄに対する光源Ｌからの光Ｌ₁の入射角をθ１とし、回折角θ２の位置で観察者Ｅが回折格子Ｄによる回折格子図柄を観察する場合、回折の次数をｎとすると、以下の式（１）が成り立つ。
λ＝ｄ（sinθ１＋sinθ２）／ｎ （１）
ここで、
λは回折光の波長、
ｄは回折格子の格子ピッチ、
θ１は入射角、
θ２は回折角、
ｎは回折の次数、
である。

本実施形態では、図６に示すように、通常、人間が元画像１を観察しやすい第１の観察状態と、図７に示すように、立体隠し画像２を確認するための第２の観察状態とを設定する。

第１の観察状態は、図６に示すように、光源からの入射光Ｌ₁を入射角θ１＝０°として、回折格子Ｄに入射する。この場合、回折格子Ｄの格子ピッチｄ＝１μｍの部分の１次回折光は、λ＝４００ｎｍの場合、実線ａ₁₁のように回折し、λ＝７００ｎｍの場合、破線ｂ₁₁のように回折する。

図２に示した第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄを１μｍと設定したので、観察者は、第１領域αの範囲であれば、図１に示した元画像１を容易に観察することができる。

しかしながら、回折格子Ｄの格子ピッチｄ＝４００ｎｍの部分の１次回折光は、λ＝４００ｎｍの場合、実線ａ₂₁のように回折し、λ＝７００ｎｍの場合、式（１）より、存在しない。図４に示した隠し画像用単位セル２ａの格子ピッチｄを４００ｎｍと設定したので、λ＝４００ｎｍ及びλ＝７００ｎｍのどちらの場合でも、観察者は、図３に示した隠し画像２を観察することができない。

第２の観察状態は、図７に示すように、光源からの入射光Ｌ₁を入射角θ１＝９０°として、回折格子Ｄに入射する。この場合、回折格子Ｄの格子ピッチｄ＝１μｍの部分の１次回折光は、λ＝４００ｎｍの場合、実線ａ₁₁のように回折し、λ＝７００ｎｍの場合、破線ｂ₁₁のように回折する。また、回折格子Ｄの格子ピッチｄ＝１μｍの部分の２次回折光は、λ＝４００ｎｍの場合、実線ａ₁₂のように回折し、λ＝７００ｎｍの場合、破線ｂ₁₂のように回折する。

図２に示した第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄを１μｍと設定したので、観察者は、第１領域α及び第２領域βの範囲であれば、図１に示した元画像１を容易に観察することができる。

次に、回折格子Ｄの格子ピッチｄ＝４００ｎｍの部分の１次回折光は、λ＝４００ｎｍの場合、実線ａ₂₁のように回折し、λ＝７００ｎｍの場合、破線ｂ₂₁のように回折する。図４に示した隠し画像用単位セル２ａの格子ピッチｄを４００ｎｍと設定したので、観察者は、第３領域γの範囲であれば、隠し画像２を観察することができる。しかしながら、実際には、第２領域βと重なっている第３ｂ領域γ₂では、図１に示した元画像１と重なってしまい、図３に示した隠し画像２はほとんど観察できない。したがって、第３ａ領域γ₁で図３に示した隠し画像２を観察することができる。

立体隠し画像２を構成する単位セル２ａの場合、例えば、一次回折光の波長λが可視光の波長λ_aである約４００ｎｍ〜６７０ｎｍになるように格子ピッチｄ_aを設定すればよい。例えば、図７に示した第２の観察状態において、一次回折光の波長λを赤色の波長λ_Rである約６７０ｎｍにするためには、式（１）より、単位セル２ａの格子ピッチｄ_aは、４００ｎｍと設定すればよい。なお、一般に、赤色に対応する波長λ_Rは、６２５ｎｍ〜７４０ｎｍである。

また、単位セル２ａの格子ピッチｄ_aを４００ｎｍ以下に設定すると、式（１）より、第１の観察状態では、それぞれの１次回折光の波長λが２８０ｎｍ以下となり、可視光が回折しないため、観察することが困難である。

さらに、元画像１を回折する第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄは、１μｍと設定したので、式（１）より、第２の観察状態では、二次回折光による回折像が生じる。しかしながら、二次回折光の波長は８５０ｎｍであるが、二次回折光は一次回折光と比較して光強度が数％程度であり、波長も赤外領域にあるため、二次回折光による元画像１は暗くて観察することが困難である。

このように、隠し画像を、通常の観察状態では観察できず、所定の角度で観察した場合のみに観察可能とするので、従来技術よりも偽造防止性がさらに高く、セキュリティ的にも信頼性がさらに高い回折格子記録媒体を提供することが可能となる。

また、単位セル２ａの格子ピッチは、一次回折光の波長が可視光に対応する波長となるように形成されるので、隠し画像を再現することが可能となる。

図８は第１実施形態の回折格子記録媒体３を示す図、図９は図８の領域Ａの部分を拡大した図である。

図８に示すように、回折格子記録媒体３は、図１に示した元画像１を形成する回折格子に対して、図３に示した立体隠し画像２を形成する微細凹凸が埋め込まれたように記録された媒体である。

回折格子記録媒体３は、図１に示した元画像１に対応する第１の記録部分３１と、図３に示した立体隠し画像２に対応する第２の記録部分３２と、を分割して配置している。例えば、図９に示すように、本実施形態では、回折格子記録媒体３における第１の記録部分３１と第２の記録部分３２の割合は、面積比５：１で設定されている。なお、第１の記録部分３１と第２の記録部分３２の割合は５：１〜１０：１程度が好ましい。

このように、第２の記録部分３２は、第１の記録部分３１よりも小さく、第１の記録部分３１に対して平行な直線状に形成されるので、第１の観察状態で元画像１の再生画像を損ねることなく、第２の観察状態で立体隠し画像２を見やすくすることが可能となる。

次に、第１実施形態の回折格子記録媒体３の各部分について説明する。

図９は、第１実施形態の図８の領域Ａの部分を拡大した図である。

領域Ａは、立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分である。領域Ａの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａが形成される。また、領域Ａは、立体隠し画像２を含まないので、領域Ａの第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図１０は、第１実施形態の図８の領域Ｂの部分を拡大した図である。

領域Ｂは、立体隠し画像２を含む元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分及び立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分の両方を有する。

領域Ｂの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には、第１の観察画像用単位セル１１ａが形成される。また、領域Ｂの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒが形成されている。さらに、領域Ｂのカラー隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、第１実施形態では、領域Ｂの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２に赤色単位セル２Ｒを形成したが、赤色である必要はなく、緑色又は青色等の可視光に対応するものであればよい（以下の第１実施形態の赤色単位セル２Ｒに関しても同様である。）。

図１１は、第１実施形態の図８の領域Ｃの部分を拡大した図である。

領域Ｃは、立体隠し画像２を含む元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分、立体隠し画像２を含む元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分、及び立体隠し画像２を含まない元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分を有する。

領域Ｃの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａが形成され、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａが形成される。

また、領域Ｃの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒが形成されている。さらに、領域Ｃの立体隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａを形成し、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａ又は第２の観察画像用単位セル１２ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図１２は、第１実施形態の図８の領域Ｄの部分を拡大した図である。

領域Ｄは、立体隠し画像２を含む元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、立体隠し画像２を含む元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分、立体隠し画像２を含まない元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、及び立体隠し画像２を含まない元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分を有する。

領域Ｄの第１の記録部分３１において、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａが形成され、第３の図柄部分１３に対応する部分には第３の観察画像用単位セル１３ａが形成される。また、領域Ｃの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒが形成されている。さらに、領域Ｃの立体隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａを形成し、元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分には第３の観察画像用単位セル１３ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第２の観察画像用単位セル１２ａ又は第３の観察画像用単位セル１３ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図１３は、第１実施形態の他の例の回折格子記録媒体３を示す図である。

なお、第１実施形態では、図９〜図１２に示したように、第１の記録部分３１に直線上の第２の記録部分３２を水平に並べて形成したが、図１３に示すように、他の例として、第１の記録部分３１に傾斜した直線上の第２の記録部分３２を並べて形成してもよい。

図１４は、第１実施形態の回折格子記録媒体の隠し画像を観察した図である。

形成した回折格子記録媒体３を、第１の観察状態及び第２の観察状態で観察した場合について説明する。

まず、図６で示した第１の観察状態で回折格子記録媒体３を観察した場合、観察者は、図１に示した元画像１を観察することが可能である。第１の状態では、立体隠し画像２は、観察することができない。

次に、図７で示した第２の観察状態で回折格子記録媒体３を観察した場合、観察者は、図１４に示したように、暗い元画像１に明るい立体隠し画像２が浮き出ているように観察することが可能である。

次に、第２実施形態について説明する。

第２実施形態では、図３に示した立体隠し画像２を、カラーで観察できるように形成する。すなわち、第２実施形態のカラーの立体隠し画像２は、所定の観察条件でのみ確認可能な立体且つカラーの画像、図形、又は文字等が好ましい。カラーの立体隠し画像２は、図１に示した元画像１に対して、元画像１の特徴を損なわないように埋め込まれ、視認可能な元画像１とは別の情報をいう。なお、第２実施形態の元画像１は図１及び図２に示したものと同様の構成でよい。

図１５は、第２実施形態のカラーの立体隠し画像２の各色の単位セルを示す図である。

図１５（ａ）は、カラーの立体隠し画像２の赤色を構成する第１の隠し画像用単位セルとしての赤色単位セル２Ｒを示している。また、図１５（ｂ）は、カラーの立体隠し画像２の緑色を構成する第２の隠し画像用単位セルとしての緑色単位セル２Ｇを示している。さらに、図１５（ｃ）は、カラーの立体隠し画像２の青色を構成する第３の隠し画像用単位セルとしての青色単位セル２Ｂを示している。

単位セルの格子ピッチについては、図５〜図７で説明したものと同様であるが、カラーの立体隠し画像２は、カラーにするため、赤色、緑色、及び青色のそれぞれに対して格子ピッチを設定する。

まず、通常、人間が元画像１を観察しやすい第１の観察状態と、カラーの立体隠し画像２を確認するための第２の観察状態とを設定する。

第１の観察状態は、図６に示すように、入射角θ１が０°、回折角が４５°とする。この場合、図１に示した元画像１を構成する第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄを１μｍと設定したので、λ＝約７００ｎｍの可視光の波長内の一次回折光が生じ、元画像１が容易に観察できる。

カラーの立体隠し画像２は、第１の観察状態では観察することが困難であり、第２の観察状態で観察できるように設定する。第２の観察状態は、図７に示すように、入射角θ１が８０°、回折角が４５°とする。

カラーの立体隠し画像２の赤色を構成する赤色単位セル２Ｒの場合、一次回折光の波長λが赤色の波長λ_Rである約６７０ｎｍになるように格子ピッチｄ_Rを設定すればよい。図７に示した第２の観察状態において、一次回折光の波長λを赤色の波長λ_Rである約６７０ｎｍにするためには、式（１）より、赤色単位セル２Ｒの格子ピッチｄ_Rは、４００ｎｍと設定すればよい。なお、一般に、赤色に対応する波長λ_Rは、６２５ｎｍ〜７４０ｎｍである。

次に、カラーの立体隠し画像２の緑色を構成する緑色単位セル２Ｇの場合、一次回折光の波長λが緑色の波長λ_Gである約５５５ｎｍになるように格子ピッチｄ_Gを設定すればよい。図７に示した第２の観察状態において、一次回折光の波長λを緑色の波長λ_Gである約５５５ｎｍにするためには、式（１）より、緑色単位セル２Ｇの格子ピッチｄ_Gは、３３０ｎｍと設定すればよい。なお、一般に、緑色に対応する波長λ_Gは、５００ｎｍ〜５６５ｎｍである。

次に、カラーの立体隠し画像２の青色を構成する青色単位セル２Ｂの場合、一次回折光の波長λが青色の波長λ_Bである約４５４ｎｍになるように格子ピッチｄ_Bを設定すればよい。図７に示した第２の観察状態において、一次回折光の波長λを青色の波長λ_Bである約４５４ｎｍにするためには、式（１）より、青色単位セル２Ｂの格子ピッチｄ_Bは、２７０ｎｍと設定すればよい。なお、一般に、青色に対応する波長λ_Bは、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍである。

また、赤色単位セル２Ｒの格子ピッチｄ_Rを４００ｎｍ、緑色単位セル２Ｇの格子ピッチｄ_Gを３３０ｎｍ、及び青色単位セル２Ｂの格子ピッチｄ_Bを２７０ｎｍと設定すると、式（１）より、第１の観察状態では、それぞれの１次回折光の波長λが２８０ｎｍ以下となり、可視光が回折しないため、観察することが困難である。

さらに、元画像１を回折する第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄは、１μｍと設定したので、式（１）より、第２の観察状態では、二次回折光による回折像が生じる。しかしながら、二次回折光の波長は８５０ｎｍであるが、二次回折光は一次回折光と比較して光強度が数％程度であり、波長も赤外領域にあるため、二次回折光による元画像１は暗くて観察することが困難である。

このように、隠し画像を、通常の観察状態では観察できず、所定の角度で観察した場合のみに観察可能とするので、従来技術よりも偽造防止性がさらに高く、セキュリティ的にも信頼性がさらに高い回折格子記録媒体を提供することが可能となる。

また、赤色単位セル２Ｒの格子ピッチは、一次回折光の波長が赤色に対応する波長となるように形成され、緑色単位セル２Ｇの格子ピッチは、一次回折光の波長が緑色に対応する波長となるように形成され、青色単位セル２Ｂの格子ピッチは、一次回折光の波長が青色に対応する波長となるように形成されるので、隠し画像を立体且つカラーで再現することが可能となる。

次に、この立体カラー隠し画像の各色の色単位セルの面積を求める方法について説明する。

図１６は第２実施形態の立体カラー隠し画像の任意の一部分の各色の単位セルの輝度の関係を示す図、図１７は第２実施形態の立体カラー隠し画像の任意の一部分の各色の単位セルの面積の関係を示す図である。

赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂは、カラーの立体隠し画像２内で、一様に同じ割合で形成される。赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂは、カラーの立体隠し画像２のＲ値、Ｇ値、又はＢ値のうち選択された色に対応するＲ値、Ｇ値、又はＢ値の輝度に応じた面積を有する。

例えば、まず、単位セルそれぞれに、任意の一様に同じ割合で形成される赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂを当てはめる。次に、カラーの立体隠し画像２の各単位セルの色ごとの輝度を求める。

次に、輝度最大値２５５に対する各単位セルに当てはめられた色の輝度の割合を求める。例えば、図１６の左上の緑色単位セル２Ｇは、Ｒ＝１０，Ｇ＝１０，Ｂ＝２２０のうち、Ｇ＝１０の値をとり、１０／２５５である。また、図１６の右下の青色単位セル２Ｂは、Ｒ＝１０，Ｇ＝１０，Ｂ＝２２０のうち、Ｂ＝２２０の値をとり、２２０／２５５である。

次に、図１７に示すように、求めた各単位セルに当てはめられた色の輝度の割合に応じて、各単位セルの面積を決めて、各単位セルを形成する。例えば、図１６の左上の緑色単位セル２Ｇは、１０／２５５の割合であったので、図１７の左上に示すように、全面積の１０／２５５の面積となる。また、図１６の右下の青色単位セル２Ｂは、２２０／２５５の割合であったので、図１７の右下に示すように、全面積の２２０／２５５の面積となる。

このように、赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂは、カラー隠し画像２の輝度最大値２５５に対する各単位セルに当てはめられた色の輝度の割合に応じた面積を有するので、３Ｄ写真のようにきれいで立体的な立体カラー隠し画像を再現することが可能となる。

次に、第２実施形態の回折格子記録媒体３について説明する。

第１実施形態と同様に、図１０に示したように、第２実施形態の回折格子記録媒体３は、図１に示した元画像１を形成する回折格子に対して、図３に示したカラーの立体隠し画像２を形成する回折格子が埋め込まれたように記録された媒体である。

回折格子記録媒体３は、図１に示した元画像１に対応する第１の記録部分３１と、図３に示したカラーの立体隠し画像２に対応する第２の記録部分３２と、を分割して配置している。例えば、第２実施形態では、回折格子記録媒体３における第１の記録部分３１と第２の記録部分３２の割合は、面積比５：１で設定されている。なお、第１の記録部分３１と第２の記録部分３２の割合は５：１〜１０：１程度が好ましい。

このように、第２の記録部分３２は、第１の記録部分３１よりも小さく、第１の記録部分３１に対して平行な直線状に形成されるので、第１の観察状態で元画像１の再生画像を損ねることなく、第２の観察状態でカラーの立体隠し画像２を見やすくすることが可能となる。

次に、第２実施形態の回折格子記録媒体３の各部分について説明する。

図１８は、第２実施形態のカラーの立体隠し画像の各色の単位セルの概念図である。

第２実施形態の回折格子記録媒体３の各部分の説明では、区別を明確にするため、赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂをそれぞれ図１８のように示す。

図１８（ａ）は、カラーの立体隠し画像２の赤色を構成する第１の隠し画像用単位セルとしての赤色単位セル２Ｒを示している。また、図１８（ｂ）は、カラーの立体隠し画像２の緑色を構成する第２の隠し画像用単位セルとしての緑色単位セル２Ｇを示している。さらに、図１８（ｃ）は、カラーの立体隠し画像２の青色を構成する第３の隠し画像用単位セルとしての青色単位セル２Ｂを示している。

図１９は、第２実施形態の図１０の領域Ａの部分を拡大した図である。

領域Ａは、カラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分である。領域Ａの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａが形成される。また、領域Ａは、カラーの立体隠し画像２を含まないので、領域Ａの第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図２０は、第２実施形態の図１０の領域Ｂの部分を拡大した図である。

領域Ｂは、カラーの立体隠し画像２を含む元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分及びカラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分の両方を有する。

領域Ｂの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には、第１の観察画像用単位セル１１ａが形成される。また、領域Ｂのカラーの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂが形成されている。さらに、領域Ｂのカラーの立体隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図２１は、第２実施形態の図１０の領域Ｃの部分を拡大した図である。

領域Ｃは、カラーの立体隠し画像２を含む元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分、カラーの立体隠し画像２を含む元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、カラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分、及びカラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分を有する。

領域Ｃの第１の記録部分３１において、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａが形成され、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａが形成される。

また、領域Ｃのカラーの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂが形成されている。さらに、領域Ｃのカラー隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、元画像１の第１の図柄部分１１に対応する部分には第１の観察画像用単位セル１１ａを形成し、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第１の観察画像用単位セル１１ａ又は第２の観察画像用単位セル１２ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図２２は、第２実施形態の図１０の領域Ｄの部分を拡大した図である。

領域Ｄは、カラーの立体隠し画像２を含む元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、カラーの立体隠し画像２を含む元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分、カラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分、及びカラーの立体隠し画像２を含まない元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分を有する。

領域Ｄの第１の記録部分３１において、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａが形成され、第３の図柄部分１３に対応する部分には第３の観察画像用単位セル１３ａが形成される。また、領域Ｃのカラーの立体隠し画像２を含む第２の記録部分３２には、赤色単位セル２Ｒ、緑色単位セル２Ｇ、及び青色単位セル２Ｂが形成されている。さらに、領域Ｃのカラーの立体隠し画像２を含まない第２の記録部分３２は、空白セル３２Ｓとなっている。

なお、空白セル３２Ｓとせず、元画像１の第２の図柄部分１２に対応する部分には第２の観察画像用単位セル１２ａを形成し、元画像１の第３の図柄部分１３に対応する部分には第３の観察画像用単位セル１３ａを形成してもよい。空白セル３２Ｓを形成した場合、空白セル３２Ｓの部分が境界のように見えてしまう可能性があるが、第２の観察画像用単位セル１２ａ又は第３の観察画像用単位セル１３ａを形成することによって境界のように空白が見えてしまう可能性を防ぐことができる。また、可視光の波長以下のピッチからなり格子角度が観察方向に対して９０°程度の角度をなす回折格子セルであってもよい。この場合、一次回折光は存在しないが、セルが空白ではないので、境界のように見えてしまう可能性を防ぐことができる。

図２３は、第２実施形態の回折格子記録媒体３の他の例を示す図である。

なお、第２実施形態では、図１９〜図２２に示したように、第１の記録部分３１に直線上の第２の記録部分３２を水平に並べて形成したが、図２３に示すように、他の例として、第１の記録部分３１に傾斜した直線上の第２の記録部分３２を並べて形成してもよい。

第２実施形態のように形成した回折格子記録媒体３を、第１の観察状態及び第２の観察状態で観察した場合について説明する。

まず、図６で示した第１の観察状態で回折格子記録媒体３を観察した場合、第１実施形態と同様、観察者は、図１に示した元画像１を観察することが可能である。第１の状態では、カラーの立体隠し画像２は、観察することができない。

続いて、図７で示した第２の観察状態で回折格子記録媒体３を観察した場合、観察者は、図１４に示したように、暗い元画像１に明るいカラーの立体隠し画像２が浮き出ているように観察することが可能である。

次に、第３実施形態について説明する。

図２４は、第３実施形態の計算機合成ホログラムの単位セルを示す図である。

図２４に示すように、例えば、隠し画像用単位セルを構成する微細な凹凸を計算機合成ホログラムによって形成してもよい。

立体隠し画像２を構成する計算機合成ホログラムの単位セル２ｃの場合、例えば、一次回折光の波長λが可視光の波長λ_aである約４００ｎｍ〜６７０ｎｍになるように格子ピッチｄ_cを設定すればよい。例えば、図７に示した第２の観察状態において、一次回折光の波長λを赤色の波長λ_Rである約６７０ｎｍにするためには、式（１）より、計算機合成ホログラムの単位セル２ｃの格子ピッチｄ_cは、４００ｎｍと設定すればよい。なお、一般に、赤色に対応する波長λ_Rは、６２５ｎｍ〜７４０ｎｍである。

また、計算機合成ホログラムの単位セル２ｃの格子ピッチｄ_aを４００ｎｍ以下に設定すると、式（１）より、第１の観察状態では、それぞれの１次回折光の波長λが２８０ｎｍ以下となり、可視光が回折しないため、観察することが困難である。

さらに、元画像１を回折する第１の観察画像用単位セル１１ａ、第２の観察画像用単位セル１２ａ、及び第３の観察画像用単位セル１３ａの格子ピッチｄは、１μｍと設定したので、式（１）より、第２の観察状態では、二次回折光による回折像が生じる。しかしながら、二次回折光の波長は８５０ｎｍであるが、二次回折光は一次回折光と比較して光強度が数％程度であり、波長も赤外領域にあるため、二次回折光による元画像１は暗くて観察することが困難である。

このように、隠し画像を、通常の観察状態では観察できず、所定の角度で観察した場合のみに観察可能とするので、従来技術よりも偽造防止性がさらに高く、セキュリティ的にも信頼性がさらに高い回折格子記録媒体を提供することが可能となる。

また、計算機合成ホログラムの単位セル２ｃの格子ピッチは、一次回折光の波長が可視光に対応する波長となるように形成されるので、隠し画像を再現することが可能となる。したがって、立体で解像度が高く精細な隠し画像を再現することが可能となる。

さらに、第２実施形態のように、計算機合成ホログラムの赤色単位セル２Ｒの格子ピッチを一次回折光の波長が赤色に対応する波長となるように形成し、計算機合成ホログラムの緑色単位セル２Ｇの格子ピッチを一次回折光の波長が緑色に対応する波長となるように形成し、計算機合成ホログラムの青色単位セル２Ｂの格子ピッチを一次回折光の波長が青色に対応する波長となるように形成することで、立体且つカラーで解像度が高く精細な隠し画像を再現することが可能となる。

次に、本実施形態の回折格子記録媒体３の使用方法について説明する。

通常、印刷物等に貼着して用いる回折格子記録媒体３としては、凹凸のレリーフ構造の回折格子のレリーフ面あるいは平面に蒸着等で金属反射膜を設けて反射型とした回折格子が用いられるが、それ以外に、振幅が周期的に変化する振幅型回折格子を構成するもの又は屈折率が周期的に変化して位相型回折格子を構成するものの裏面に金属反射膜を設けて反射型とした回折格子、体積型感光材料中に干渉縞で回折格子を構成した体積型回折格子等を用いてもよい。

もちろん、反射型でなく透過型のもので構成し、回折格子も透過型の回折格子で構成してもよい。

さて、回折格子記録媒体３は、転写箔、ラベル、フィルム等種々の形態に構成することができる。転写箔形態の場合には、例えば商品券、クレジットカード、パッケージ等に適用でき、ラベル形態の場合には、例えばソフトウエア、カートリッジ、医薬品等のパッケージ等に適用でき、フィルム形態の場合には、例えばそのフィルムを１〜２ｍｍ程度の幅にマイクロスリットし、用紙の抄造時に紙中に共に抄き込んで偽造防止を図ることができる。また、ラベル形態の場合には、脆質層を層構成中に介在させて、偽造のためにラベルを剥離しようとしたときにその脆質層から剥がれるようにして偽造のために表示体を剥がすことを困難にすることができる（脆質ラベル）。

本実施形態の光回折構造による隠し画像２を内包する回折格子記録媒体３を、転写箔、ラベル、脆質ラベル、フィルムの各形態に構成する場合の、層構成とその作製工程は、特許文献２等に記載されたものと同様である。

以上、回折格子記録媒体をいくつかの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。

１…元画像
１１…第１の図柄部分
１１ａ…第１の観察画像用単位セル
１２…第２の図柄部分
１２ａ…第２の観察画像用単位セル
１３…第３の図柄部分
１３ａ…第３の観察画像用単位セル
２…立体隠し画像
２ａ…単位セル（隠し画像用単位セル）
２Ｒ…赤色単位セル（第１の隠し画像用単位セル）
２Ｇ…緑色単位セル（第２の隠し画像用単位セル）
２Ｂ…青色単位セル（第３の隠し画像用単位セル）
３…回折格子記録媒体
３１…第１の記録部分
３２…第２の記録部分

Claims (2)

1. 第１の観察画像用光回折構造を有する第１の観察画像用単位セル及び第２の観察画像用光回折構造を有する第２の観察画像用単位セルを含み、元画像を形成する第１の記録部分と、
   第１の立体隠し画像用光回折構造を有する第１の立体隠し画像用単位セル、第２の立体隠し画像用光回折構造を有する第２の立体隠し画像用単位セル、及び第３の立体隠し画像用光回折構造を有する第３の立体隠し画像用単位セルを含み、隠し画像を形成し、前記第１の記録部分に埋め込まれる第２の記録部分と、
   を備え、
   前記第１の観察画像用単位セル及び前記第２の観察画像用単位セルの格子ピッチは、可視光の波長以上であり、
   前記第１の立体隠し画像用単位セル、前記第２の立体隠し画像用単位セル、及び前記第３の立体隠し画像用単位セルは、可視光の波長以下の格子ピッチであり曲線の回折格子を有し、
   前記第１の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が赤色に対応する波長となるように形成され、
   前記第２の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が緑色に対応する波長となるように形成され、
   前記第３の立体隠し画像用単位セルの格子ピッチは、一次回折光の波長が青色に対応する波長となるように形成され、
   前記第１の立体隠し画像用単位セル、前記第２の立体隠し画像用単位セル、及び前記第３の立体隠し画像用単位セルは、
   任意に一様に同じ割合で形成され、輝度最大値に対する各単位セルの色の輝度の割合に応じた面積を有し、
   前記第２の記録部分は、前記第１の記録部分よりも小さく、前記第１の記録部分に対して平行な直線状に形成され、
   前記隠し画像は、それぞれ所定の角度で入射した光に対して所定の角度で観察した場合のみに観察可能であり、
   一次回折光による前記隠し画像は、二次回折光による前記元画像に重なって再生する
   ことを特徴とする回折格子記録媒体。
2. 前記立体隠し画像用単位セルを構成する微細な凹凸は、計算機合成ホログラムである
   ことを特徴とする請求項１に記載の回折格子記録媒体。

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