JP7115474B2 - 光学構造体 - Google Patents

Description

光の反射によって像を立体的に表示する光学構造体が記載されている。

従来、認証書類、有価証券類、および紙幣等の各種印刷物は、偽造の困難性が要求される。この種の印刷物の偽造を困難にするために、例えば、偽造が困難な光学構造体を印刷物に付すことがなされている（例えば、特表２００８－５４７０４０号公報参照）。

偽造が困難な光学構造体の一例に、像を立体的に表示する光学構造体がある。像を立体的に表示するために、実際の３Ｄ形状の奥行きが表示媒体（例えばフィルム）の厚みよりも大きい場合には、例えば、フレネルレンズのように、奥行き方向に直交する面で３Ｄ形状を分割し、元の反射情報を保持した複数の鋸歯構造に変換されている。このような表示方法を適用する光学構造体によれば、実際の３Ｄ形状のデータさえあれば、後は単純に分割するだけで良いため、非常に簡単に像を立体的に表示することができる。

しかしながら、このような従来の光学構造体では、以下のような問題がある。

すなわち、例えば鳥かごのように、実際には複数のポールが奥行きを持って配置されている３Ｄ形状の場合、上記の表示方法に従う光学構造体によれば、各ポール自体は立体的に表示されるが、ポール間の奥行き情報は失われる。このため、立体的なポールが横一列に並んでいるかのように、実際の３Ｄ形状とは異なって見えてしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、３Ｄ形状の奥行き情報が失われることなく、イメージをよりリアルに立体的に表示することが可能な光学構造体のモチーフを提供することを目標とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

本発明の第１の側面は、立体感を有するフレームイメージを構造形成面上に表示するための光学構造体において、フレームイメージを表示するフレームモチーフが構造形成面上に形成され、フレームモチーフは複数の有孔反射セグメントで構成され、各有孔反射セグメントはそれぞれ、構造形成面に対する一様な傾斜角の反射層を備えた第１の反射ミラーを１つまたは複数備え、第１の反射ミラーの傾斜角は、隣接する複数の有孔反射セグメントにわたって徐々に変化するように、隣接する有孔反射セグメント同士で異なり、複数の有孔反射セグメントのうち少なくとも１つの有孔反射セグメントは、第１の反射ミラーが備えられていない開口部を囲い、光学構造体が傾けられた場合、有孔反射セグメント上を移動するグレアの動きが視覚的に連続して見える。

従って、本発明の第１の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、観察者が、フレームモチーフが表示するフレームイメージを見た場合、有孔反射セグメント毎に第１の反射ミラーにおける反射光の反射方向が変わり、反射光の強弱が異なるので立体感が発現される。また、上記構造によれば、少なくとも１つの有孔反射セグメントが、開口部を囲っていることから、フレームモチーフの内側が空洞であるようなフレームイメージを表示することができる。この場合であっても、有孔反射セグメント内に配置される第１の反射ミラーの傾斜角は一様であるため、１つの面としての表現することが可能である。

本発明の第２の側面は、本発明の第１の側面の光学構造体において、フレームモチーフを構成する複数の有孔反射セグメントにおける、隣接する各有孔反射セグメント間の傾斜角の差の平均が０度よりも大きく、１０度以下である。

従って、本発明の第２の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、隣接する有孔反射セグメントの反射強度が異なることから、イメージに陰影ができ、また、光学構造体を傾けながら観察したとき、光学構造体から反射される光が、隣接する有孔反射セグメント上を離散的に移動する場合においても、視覚的には連続した動きとして認識されるため、フレームモチーフの表示するイメージが立体に見える。特に、フレームモチーフに含まれる複数の有孔反射セグメントを対象とした場合、隣接する有孔反射セグメントにおける傾斜角の差の平均を１度以下とすれば、光学構造体を傾けながら観察したとき、フレームモチーフの表示するイメージは滑らかな曲面として認識される。この曲面の度合いは、隣接する有孔反射セグメントの傾斜角の差が小さいほど高くなる。

本発明の第３の側面は、本発明の第１または第２の側面の光学構造体において、有孔反射セグメントが、第１の反射ミラーによって複数の線形状に形成されている。

従って、本発明の第３の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、光学構造体を傾けた場合、複数の線形状のうちの少なくとも一部において光が連続的に流れるので、多面体として認識されるようになる。

本発明の第４の側面は、本発明の第３の側面の光学構造体において、線形状の幅が１００μｍ以上である。

従って、本発明の第４の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、観察者が、光学構造体を観察した場合、線形状のイメージを視認することができる。

本発明の第５の側面は、本発明の第３または第４の側面の光学構造体において、２つの線形状が互いに平行に形成され、平行に形成された線形状のうち、隣接する線形状間の離間距離が１００μｍ以上、１０００μｍ以下である。

従って、本発明の第５の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、光学構造体を観察したときに視認される線形状同士、特に平行に並んでいる線形状同士が物理的に離れすぎないため、個々に独立したモチーフとして認識される可能性を抑制できる。さらに、光学構造体を傾けると光が線形状上を移動することで、立体感を保持することが可能となる。

本発明の第６の側面は、本発明の第１乃至５のうち何れかの側面の光学構造体において、第１の反射ミラーの傾斜角、方位角の一方または両方を、フレームイメージの元データにおける、第１の反射ミラーが有する反射面に対応する部位における光の反射方向に応じて決定する。

従って、本発明の第６の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、フレームモチーフの表示するイメージの元となる多面体上の各点における光の反射方向に基づいて第１の反射ミラーの傾斜角と方位角とを設定するため、実際の多面体と同様のグレアを再現でき、実際の多面体に近い立体表現が可能となる。

本発明の第７の側面は、本発明の第１乃至６のうち何れかの側面の光学構造体において、開口部を囲う有孔反射セグメントにおける、開口部の面積割合は、１０％以上、８０％以下である。

従って、本発明の第７の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、フレームモチーフが開口部を有する場合であっても、フレームモチーフの表示するイメージの立体感を損なわないようにすることが可能となる。

本発明の第８の側面は、本発明の第１乃至７のうち何れかの側面の光学構造体において、開口部の面積割合を、該開口部を囲う有孔反射セグメントの第１の反射ミラーの傾斜角に基づいて決定する。

従って、本発明の第８の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、開口部の面積割合を、該開口部を囲う有孔反射セグメントの第１の反射ミラーの傾斜角と関連して変調させることができる。これにより、立体感がより増した光学構造体を実現することが可能となる。

本発明の第９の側面は、本発明の第１乃至７のうち何れかの側面の光学構造体において、開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントの第１の反射ミラーの傾斜角に基づいて決定する。

従って、本発明の第９の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントの第１の反射ミラーの傾斜角と関連して変調させることできる。これにより、立体感がより増した光学構造体を実現することが可能となる。

本発明の第１０の側面は、本発明の第１乃至７のうち何れかの側面の光学構造体において、開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントの表示するフレームイメージの面の大きさに追従させる。

従って、本発明の第１０の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントに対応する多面体における面の大きさと関連して変調させることができる。これにより、立体感がより増した光学構造体を実現することが可能となる。

本発明の第１１の側面は、本発明の第１乃至７のうち何れかの側面の光学構造体において、複数の開口部の大きさを、それぞれ個別に設定する。

従って、本発明の第１１の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、任意の大きさの開口部を、自由に設定することが可能となる。

本発明の第１２の側面は、本発明の第１乃至１１のうち何れかの側面の光学構造体において、立体像を表示する多面体モチーフを構成する複数の多面体反射セグメントを、開口部の内部に配置する。

従って、本発明の第１２の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、開口部の内部に、立体像が存在するように見せることができ、複数の多面体が重なったような意匠性の高い表現を実現することが可能となる。

本発明の第１３の側面は、本発明の第１２の側面の光学構造体において、各多面体反射セグメントはそれぞれ、構造形成面に対する一様な傾斜角の１つまたは複数の反射層を備えた第２の反射ミラーを備え、第２の反射ミラーの傾斜角は、隣接する複数の多面体反射セグメントにわたって徐々に変化するように、隣接する多面体反射セグメント同士で異なる。

従って、本発明の第１３の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、フレームモチーフの表示するイメージと同様に、立体像にも立体感を持たせることができる。それにより、第１の多面体の中に第２の多面体が入っているような意匠性の高い表現を実現することが可能となる。

本発明の第１４の側面は、本発明の第１３の側面の光学構造体において、複数の有孔反射セグメントにおける、隣接する有孔反射セグメント同士の傾斜角の差の平均よりも、複数の多面体反射セグメントにおける、隣接する多面体反射セグメント同士の傾斜角の差の平均の方が大きい。

従って、本発明の第１４の側面の光学構造体においては、以上のような手段を講じることにより、光学構造体を傾けたときに、フレームモチーフの表示するイメージと多面体モチーフの立体像との両方に立体感を持たせることができ、さらに、フレームモチーフの表示するイメージと多面体モチーフの立体像とで反射光の移動する滑らかさや速さが異なるようになるために、それぞれを異なる印象の多面体として認識し易くすることが可能となる。

本発明の光学構造体によれば、３Ｄ形状の奥行き情報が失われることなく、像をよりリアルに立体的に表示することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学構造体の構造を概念的に図示する平面図である。 図２は、光学構造体によって表示される対象となる多面体の胴部の手前半分を概念的に図示する斜視図である。 図３は、図２に示す多面体の断面図および正面図である。 図４は、反射セグメントイメージと構造形成面上の反射セグメントとの関係を概念的に図示する断面図である。 図５Ａは、反射ミラーを概念的に図示する斜視図である。 図５Ｂは、反射ミラーを概念的に図示する斜視図である。 図６Ａは、別の反射ミラーを概念的に図示する斜視図である。 図６Ｂは、別の反射ミラーを概念的に図示する斜視図である。 図７は、多面体の反射セグメントイメージと、構造形成面上の反射セグメントとの関係の別の例を概念的に図示する断面図である。 図８は、反射ミラーの反射面における光の入射および反射の原理を説明するための概念図である。 図９Ａは、反射セグメントの形状を例示する概念図である。 図９Ｂは、反射セグメントの形状を例示する概念図である。 図９Ｃは、反射セグメントの形状を例示する概念図である。 図９Ｄは、反射セグメントの形状を例示する概念図である。 図１０は、開口部の内部に別のモチーフが配置された光学構造体を概念的に図示する平面図である。 図１１は、開口部の内部に配置される対象となる多面体イメージを概念的に図示している。 図１２は、図１１に示す多面体イメージを構成する反射セグメントイメージに対応する反射セグメントを概念的に図示する斜視図である。 図１３Ａは、２つのモチーフを含む反射セグメントにおける断面構造の一例を概念的に図示する断面図である。 図１３Ｂは、２つのモチーフを含む反射セグメントにおける断面構造の別の例を概念的に図示する断面図である。 図１３Ｃは、２つのモチーフを含む反射セグメントにおける断面構造のさらに別の例を概念的に図示する断面図である。 図１３Ｄは、２つのモチーフを含む反射セグメントにおける断面構造のさらにまた別の例を概念的に図示する断面図である。 図１４Ａは、開口率の異なるいくつかの反射セグメントの構造を概念的に図示する正面図である。 図１４Ｂは、開口率の異なるいくつかの反射セグメントの構造を概念的に図示する正面図である。 図１４Ｃは、開口率の異なるいくつかの反射セグメントの構造を概念的に図示する正面図である。 図１５は、反射ミラーの変形例を概念的に図示する斜視図である。

以下に、本発明の各実施形態に係る光学構造体を、図面を参照して説明する。

［本発明の第１の実施形態］
図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る光学構造体について説明する。以下では、光学構造体の構造、光学構造体が含む反射セグメントの構造、および光学構造体の機能について順に説明する。

（光学構造体の説明）
本発明の実施形態に係る光学構造体について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光学構造体１０を概念的に例示する平面図である。

光学構造体１０は、光学構造体１０によって立体的に表示されるフレームモチーフ２１を備える構造形成面１１を備えている。フレームモチーフ２１は、ｚ方向に対する奥行き感、すなわち、立体感を有するように表示されるフレームイメージを表示する。

構造形成面１１は、図１に例示される例では、１つのフレームモチーフ２１しか備えていないが、同一もしくは異なるフレームモチーフ２１を複数備えることができる。

図１におけるフレームモチーフ２１は、一例として、鳥かごを立体的に示すためのモチーフである。しかしながら、フレームモチーフ２１は、鳥かごに限定されるものではなく、任意の像、胸像、文字、シンボル、または、ランドマーク等とできる。また、フレームモチーフ２１は、これらの組合せとすることもできる。

図２は、光学構造体１０によって表示されるフレームイメージ２１’を示す斜視図である。

図１に示すフレームモチーフ２１は、図２に示すような立体的なフレームイメージ２１’を、２次元の構造形成面１１上に表示する。

フレームイメージ２１’は、複数の有孔反射セグメントイメージ３１’で構成される。図１におけるモチーフ２１を構成する反射セグメント３１は、図２に示す反射セグメントイメージ３１’を正面から見た状態に対応する。

図１および図２では、反射セグメント３１および反射セグメントイメージ３１’が長方形の例を示している。しかしながら、反射セグメント３１および反射セグメントイメージ３１’の形状は、長方形に限定されるものではなく、三角形、五角形等のような多角形状とすることができる。また、これらの同種または異種の組合せからなる形状とすることもできる。

図１に示すようなフレームモチーフ２１は、図２に示すような３次元のフレームイメージ２１’を、任意の角度から構造形成面１１に投影した２次元形状とすることもできる。フレームイメージ２１’を平面視で表示する場合には、フレームイメージ２１’を平面視した形状でフレームモチーフ２１を形成する。このとき、図２におけるフレームイメージ２１’の各有孔反射セグメントイメージ３１’は、図１の平面図に示す有孔反射セグメント３１に対応する。

有孔反射セグメント３１の大きさは、フレームイメージ２１’を平面視したときの反射セグメントイメージ３１’の空間的配置に従って決定される。図１に示されるような光学構造体１０が表示するモチーフ２１の元データは、ベクトルによって表現された領域の集合によって画像を表現するベクトル画像である。また反射セグメント３１は、反射ミラーが１つまたは複数配置される複数の反射セルで構成されていても良い。

反射セルは視認されない程度のサイズとすることができる。複数の反射セルは、それぞれ反射光の方向や反射光の強度を変えてもよい。これにより、反射セグメント３１で構成されるモチーフ２１は、より複雑なイメージを表示可能となる。

（反射セグメントイメージ）
本発明の実施形態における反射セグメントイメージ３１’について説明する。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示すフレームイメージ２１’の断面図および正面図である。

図１においてモチーフ２１を構成する各反射セグメント３１は、図２のように各反射セグメントイメージ３１’がｘｙ平面に対して為す角度に等しい傾斜角を、構造形成面１１に対してそれぞれ有する。尚、構造形成面１１は、ｘｙ平面に含まれる。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、フレームイメージ２１’は３種類の格子状の反射セグメントイメージ３１’α、３１’β、３１’γから構成されている。反射セグメントイメージ３１’α、３１’β、３１’γの傾斜角はそれぞれ、ｘｙ平面に対して傾斜角α、β、０である。これら傾斜角は０＜α＜βの関係を有している。傾斜角は、隣接する複数の反射セグメントイメージ３１’にわたって徐々に変化する。すなわち、β→α→０→α→βと変化するように、隣接する反射セグメントイメージ３１’ の傾斜角は、互いに連続的に変化する。

図４（ａ）は、フレームイメージ２１’の有孔反射セグメントイメージ３１’と構造形成面１１上の反射セグメント３１との関係の一例を示す断面図である。

図４（ａ）に示す反射セグメントイメージ３１’α、３１’βにそれぞれ対応する図４（ｂ）に示す反射セグメント３１α、３１βは、反射セグメントイメージ３１’ α、３１’βがそれぞれｘｙ平面に対する傾斜角α、βに等しい傾斜角α、βの反射ミラー４１α、４１βから構成される。

なお、反射セグメントイメージ３１’γは、ｘｙ平面に対する傾斜角が０（ゼロ）であるので、反射セグメント３１γは平面となる。反射セグメント３１αおよび３１βの詳細構成を、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂを用いて説明する。

反射セグメント３１の反射ミラー４１は、反射面５１を有する。反射セグメント３１は、１つまたは複数の反射ミラー４１を含む。各反射ミラー４１は反射面５１を備える。

反射セグメント３１の構造形成面１１に対する反射ミラー４１の傾斜角は、一定である。すなわち、各反射ミラー４１の反射面５１と、構造形成面１１とのなす角である傾斜角は、同一の反射セグメント３１内では同一である。傾斜角は、隣接する反射セグメント３１毎に互いに異なる。

反射セグメント３１に、複数の反射ミラー４１が存在する場合、これら反射ミラー４１は直列的に配置できる。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂは、反射セグメント３１α、３１βを構成する反射ミラー４１α、４１βの例を示す斜視図である。

図５Ａに示すように、反射セグメント３１αには、構造形成面１１に対して傾斜角αで、高さＨの複数の楔形状の反射ミラー４１αが、ピッチＰで直列的に配置されている。反射ミラー４１αの上面は、光を反射するための反射面５１αである。高さＨは、反射面５１の最も高い位置と、最も低い位置との間の距離に相当する。反射ミラー４１は、構造形成面１１の水平方向に対して傾斜角αで配置されている。図５Ａでは、反射ミラー４１は、モチーフ２１の手前に飛び出すような形状（凸形状）をしており、あたかも出窓を外側から眺めたようになり、空間を感じさせることができる。同様に、モチーフ２１の奥に引っ込む形状（凹形状）でも同様に、出窓を内側から眺めたようになり、空間を感じさせることができる。

図５Ａでは、反射ミラー４１αが水平方向に対して傾斜角αで配置され、かつ複数の反射ミラー４１αは柱状である。しかしながら、反射ミラー４１αの傾斜角αを、モチーフ２１に対して上下方向にも持たせることで、手前に飛び出すような形状（凸曲面状）とすることもできる。この場合にも、内部からの圧で面を押し広げたようになり、空間を感じさせることができる。逆に、モチーフ２１の奥に引っ込む形状（凹形状）でも同様に、圧で面を押し広げたようになり空間を感じさせることができる。なお、モチーフ２１に対する垂直方向にだけ傾斜角を持たせた場合にも、同様に空間を感じさせることができる。

また、図５Ｂに示すように、反射セグメント３１αには、１つの反射ミラー４１αのみを配置できる。

反射セグメント３１βには、図６Ａに示すように、構造形成面１１に対する傾斜角βで、高さＨの複数の楔形状の反射ミラー４１βが、ピッチＰで直列的に配置されている。反射ミラー４１βの上面は、光を反射するための反射面５１βである。

図６Ａに示す反射ミラー４１βについても、上述したように、反射ミラー４１αと同様に配置できる。また、同様に、図６Ｂに示すように、反射セグメント３１βには、１つの反射ミラー４１βのみを配置できる。

なお、図４（ａ）および図４（ｂ）では、簡略のために３種類の反射セグメントイメージ３１’α、３１’β、３１’γ、および３種類の反射セグメント３１α、３１β、３１γしか例示していない。しかしながら、反射セグメントイメージ３１’および対応する反射セグメント３１の種類は３種類に限定されるものではなく、それよりも多くすることも、また、少なくすることもできる。

同じモチーフ２１に含まれる反射セグメント３１において、傾斜角は、隣接する反射セグメント３１毎に互いに少しずつ異なる。傾斜角は、隣接する複数の反射セグメント３１にわたって徐々に変化してもよい。言い換えれば、隣接する反射セグメント３１の傾斜角は、同士で互いに少しずつ異なり、連続的に変化しても良い。同じモチーフ２１に含まれるすべての反射セグメント３１を対象とした場合、隣接する反射セグメント３１における傾斜角の差の平均を、１０度以下とすることができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、有孔反射セグメントイメージ３１’と、構造形成面１１上の反射セグメント３１との関係の別の例を示す断面図である。

例えば、図７（ａ）に示すように、フレームイメージ２１’が５つの反射セグメントイメージ３１’α、３１’β、３１’γ、３１’δ、３１’εを有し、これに対応して図７（ｂ）に示すように、モチーフ２１が５つの反射セグメント３１α、３１β、３１γ、３１δ、３１εにより構成される場合を例に説明する。モチーフ２１は光学構造体の構造形成面１１に形成されている。反射セグメント３１α、３１β、３１γ、３１δ、３１εそれぞれに備えられた反射ミラー４１α、４１β、４１γ、４１δ、４１εの傾斜角は、構造形成面１１に対してそれぞれ傾斜角α、β、γ、δ、０である。これら傾斜角は０＜α＜β＜γ＜δの関係を有している。このように、隣接する反射セグメント３１毎に傾斜角は互いに少しずつ異なる。

隣接する反射セグメント３１における傾斜角の差は、それぞれ（α－０）、（β－α）、（γ－β）、（δ－γ）である。従って、その平均は、{（α－０）＋（β－α）＋（γ－β）＋（δ－γ）}／４＝δ／４である。この値が、１０度以下であれば、観察者が光学構造体１０を傾けたときに、反射セグメント３１上を移動するグレアの動きが視覚的に連続して見えるため、観察者は、モチーフ２１を立体的に感じることができる。

特に、同じモチーフ２１を構成する反射セグメント３１が、隣接する反射セグメント３１の傾斜角の差の平均が０度よりも大きく、１度以下（この場合、１度≧δ／４＞０）であれば、光学構造体１０を傾けたとき反射セグメント３１上を移動するグレアの動きが滑らかになるため、フレームモチーフ２１のイメージは滑らかな曲面的なフレームイメージとして視認される。尚、フレームモチーフ２１のグレアの挙動は、フレームイメージ２１’のグレアの挙動と同一である。これによりフレームモチーフ２１は立体的な像を表示する。

図８は、反射ミラー４１の反射面５１における光の入射および反射の原理を説明するための概念図である。

図８に示すように、反射面５１の法線方向ＤＮと、反射面５１に入射する入射光Ｌ_ｉｎの入射方向との為す角度θ_ｉｎが、入射光Ｌ_ｉｎの入射角θ_ｉｎである。反射面５１は、入射光Ｌ_ｉｎを傾斜角αに基づく方向へ正反射させる。

ピッチＰは、反射セグメント３１内では一定または規則的とできる。一定のピッチＰまたは規則的なピッチＰの平均は、５μｍ以上、３００μｍ以下とでき、さらには、５μｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。ピッチＰを５μｍ以上とすることにより、複数の反射ミラー４１がピッチＰで一定間隔に直列的に並んでいても、各反射ミラー４１の各反射面５１から回折光が射出されることはない。さらに、複数の反射ミラー４１のピッチＰを規則的ではあるが、一定間隔でなくすることで回折光の射出を防止できる。そのため、光学構造体１０が表示するイメージは、各反射面５１から射出される光となり、上述した正反射に基づく白色光によって再生される。

光学構造体１０を約３０ｃｍ離して観察した場合の人の目の分解能は１００μｍ程度と言われている。従って、ピッチＰを１００μｍ以下にすることにより、各反射面５１が、光学構造体１０の観察者Ｋによって視認されにくい。このため、観察者Ｋは、反射セグメント３１を各反射ミラー４１の一体として認識する。

反射ミラー４１の高さＨは、反射セグメント３１内で一定とできる。また、図４（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、同じモチーフ２１に含まれる反射セグメント３１において一定とできる。同じモチーフ２１に含まれる反射セグメント３１の高さＨを一定とすることで、異なる反射セグメント３１において高さＨが異なる光学構造体１０と比べて、反射ミラー４１を精度良く形成することが容易となる。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、および図６Ｂでは、例として凸形状の反射ミラー４１を示しているが、反射ミラー４１は、凹形状とすることもできる。反射ミラー４１の傾斜角αの凹凸は、フレームイメージ２１’の凹凸に対応して決定する。反射ミラー４１の方位角は、反射ミラー４１の反射面５１に対応するフレームイメージ２１’上の部位における光の反射方向に応じて決定する。

反射ミラー４１の反射面５１は、多層干渉層の表面を有することができる。多層干渉層は、複数の誘電体層が堆積され、複数の誘電体層の堆積方向において、互いに接する誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、所定の波長の光が反射する。これにより、光学構造体１０は、多層干渉層が反射する光の波長に応じた色を有するイメージを表示できる。

多層干渉層では、互いに隣接する誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、誘電体層の各界面において、多層干渉層に入射した光が反射する。そして、各界面において反射した光の干渉によって、所定の波長の光が強めあったり、弱めあったりする。これにより、多層干渉層は、所定の波長の光を射出する。

このような多層干渉層は、高屈折率層と低屈折率層とが堆積された積層単位を複数備えても良い。高屈折率層の形成材料は、酸化チタン等であり、低屈折率層の形成材料は、酸化ケイ素等である。

次に、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄを参照して、有孔反射セグメント３１の形状について説明する。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄは、有孔反射セグメント３１の形状を例示する概念図である。セグメント形状６０の有孔反射セグメント３１の領域に、反射ミラー４１は配置されている。

上述したように、各反射セグメント３１はそれぞれ一様な傾斜角（例えば、傾斜角α）を有する反射ミラー４１を有する。各反射面５１は、入射光Ｌ_ｉｎを、この場合、傾斜角αに基づく方向に正反射する。この反射光Ｌ_ｏｕｔによってフレームイメージは、セグメント形状６０に沿って表示される。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄはそれぞれ、反射セグメント３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄにおいて表示されるセグメント形状６０の例として、セグメント形状６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄを示す。

図９Ａに示すセグメント形状６０Ａは、複数の直線形状が平行に配置されてなるストライプ形状である。図９Ｂに示すセグメント形状６０Ｂは、複数の曲線形状が規則的に配置されてなる形状である。図９Ｃに示すセグメント形状６０Ｃは、複数の直線形状によって構成された幾何学形状である。図９Ｄに示すセグメント形状６０Ｄは、ドットが配置されてなる形状である。ドットは、周期的、規則的、ランダムに配置できる。

セグメント形状６０はこれらに限定されるものではなく、任意の直線形状、曲線形状、自由形状等を組み合わせることによって、網柄、格子柄、レース柄、幾何学柄、植物柄、花柄、ダマスク柄、アラベスク柄、文字柄、または、シンボル状柄等を形成できる。また、セグメント形状６０は、これらの同種、異種の組合せの柄等を形成できる。

セグメント形状６０は、光学構造体１０を傾けたときに反射セグメント３１内において光が移動する方向に連続した柄、例えばセグメント形状６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのような柄とすることができ、セグメント形状６０Ｄのような離散的な柄とすることもできる。

セグメント形状６０は、網形状、格子形状、レース状形状、幾何学形状、植物状形状、花状形状、ダマスク状形状、アラベスク状形状、文字形状、またはシンボル形状とできる。また、セグメント形状６０は、これらの同種または異種の組み合わせとできる。これにより、意匠性の高いイメージを表示できる。

図９Ａおよび図９Ｂのように、線形状が互いに交点を持たないセグメント形状の場合、隣接する線形状との間隔を１０００μｍ以下とすることができる。これにより、各線形状が離れすぎないため、観察者Ｋが各線形状を独立した物体として見ることなく、線形状の一体で構成された面として反射セグメント３１を認識する。

図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃのような線形状の幅は、１００μｍ以上とすることができる。図９Ｄのような円形の直径は、１００μｍ以上とすることができる。上述したように、光学構造体１０を約３０ｃｍ離して観察した場合の人の目の分解能は１００μｍ程度と言われている。従って、図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃのような線形状の幅、および図９Ｄのような円形の直径が１００μｍ以上であれば、観察者Ｋは、セグメント形状６０を視認することができる。

このように、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄにそれぞれ示す各有孔反射セグメント３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄは、図中において黒色で示すセグメント形状６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄの箇所にしか反射ミラー４１が配置されていない。換言すると、有孔反射セグメント３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ内には、反射ミラー４１が配置されていない部位も存在する。この部位は、開口部となる。開口部は、有孔反射セグメント３１に囲われている。

光学構造体１０では、複数の反射セグメント３１のうち少なくとも１つは、開口部を囲う。また、反射ミラー４１は透光性、または遮光性の反射層を備え、開口部は反射層を備えないこともできる。あるいは、反射ミラー４１は遮光性の反射層を備え、開口部は透光性の反射層を備えることもできる。これにより、反射ミラー４１、反射セグメント３１で光を反射し、開口部は光を透過するため、開口部が、絵柄を透過することができる。これにより、光学構造体１０は、豊かで複雑なイメージを表現できる。また、光学構造体１０は、印刷体に適用することができる。

光学構造体１０を、接着層を介して印刷体に貼ることで、光学構造体１０を、印刷体に適用できる。印刷体は、フィルム、シート、カード、または紙に印刷されたものとできる。反射ミラー４１は透光性もしくは遮光性の反射層を備え、開口部に反射層を備えない構成は、反射層上の一部に被覆層を設け、被覆層以外を除去する方法で形成できる。反射層上の一部に被覆層を設ける方法、また反射層を部分的に除去する方法は、以下に示す４つの方法がある。

第１の方法は、被覆層を印刷で部分的に設けることである。第２の方法は、紫外線露光によって溶解する樹脂材料、または、溶解し難くなる樹脂材料を塗布し、パターン状に紫外線を露光した後、被覆層を現像することである。第３の方法は、溶解性樹脂を部分的に形成した後に被覆層を形成し、溶解性樹脂および被覆層を溶剤で部分的に除去することである。第４の方法は、エッチング液の透過性の異なる被覆層を、第１反射層３６となる反射層上に堆積させ、被覆層と第１反射層とを、エッチング液の透過性の差により選択的にエッチングすることである。

図１０は、開口部の内部に別のモチーフが配置された光学構造体を概念的に図示する平面図である。

反射セグメント３１において表示されるセグメント形状６０の柄は、図１０に示すように、セグメント形状６０を備えたすべての反射セグメント３１において同一もしくは類似のものとすることができる。これにより、光学構造体１００を傾けたときにグレアが、連続的かつ一貫性を持って移動するので、自然な立体感を表現できる。

一方、反射セグメント３１において表示されるセグメント形状６０の柄は、必ずしもセグメント形状６０を備えたすべての反射セグメント３１で同一もしくは類似のものではなくてもよい。このような光学構造体１００は、セグメント形状６０を備えたすべての反射セグメント３１において同一もしくは類似のパターンとした場合より複雑なイメージを表示する。モチーフ２１の立体感は、セグメント形状６０の柄に関係なく、各反射セグメント３１を構成する反射ミラー４１の傾斜角の制御によって実現できる。そのため、反射セグメント３１に異なるセグメント形状６０を設けることで、一定の立体感を保持しつつ意匠性を高めることができる。

次に、以上のような本発明の第１の実施形態に係る光学構造体の機能について説明する。

モチーフ２１は、複数の反射セグメント３１によって構成される。反射セグメント３１に配置される反射ミラー４１の傾斜角は、元となるフレームイメージ２１’の反射セグメントイメージ３１’のｘｙ平面に対する傾斜角である。反射ミラー４１の方位は、該反射面５１に対応するフレームイメージ２１’上の部位における光の反射方向に応じて決定される。このように、モチーフ２１は、傾斜角や方位角が様々である反射ミラー４１から構成される。そのため、光学構造体１０に所定の方向から光が入射したときの反射光の方向や、観察者Ｋの目に入ってくる光の強度は様々である。

図８を用いて説明したように、傾斜角αの反射ミラー４１に、所定の方向から入射光Ｌ_ｉｎが入射した場合、反射ミラー４１の反射面５１の法線方向ＤＮは、反射ミラー４１の傾斜角αによって決定される。隣接する反射セグメント３１（図示せず）において法線方向ＤＮは、互いに少しずつ異なる。これにより、光学構造体１０に形成されるモチーフ２１は、立体感を有するイメージとして認識される。

入射光Ｌ_ｉｎの入射角θ_ｉｎと、反射光Ｌ_ｏｕｔの反射角θ_ｏｕｔは、法線方向ＤＮを基準とした角度であり、両者は法線方向ＤＮに対して対称である。観察者Ｋが光学構造体１０を見るときの観察方向ＤＯが、反射光Ｌ_ｏｕｔの射出方向と同じであるとき、観察者Ｋは反射セグメント３１を最も明るく視認できる。

一般に、光学構造体１０は、太陽光や室内の蛍光灯等で観察されることが想定される。反射光Ｌ_ｏｕｔは、空間的、強度的に分布をもって射出される。したがって、観察方向ＤＯが反射光Ｌ_ｏｕｔの射出方向と一致しない場合においても、反射光Ｌ_ｏｕｔのうち、観察方向ＤＯに射出される反射光成分である観察光Ｌ_ｏｂは観察者Ｋの目に入る。反射光Ｌ_ｏｕｔと観察光Ｌ_ｏｂとの角度差θ_ｄが小さいほど、観察光Ｌ_ｏｂの強度は大きく、観察者Ｋは反射セグメント３１を明るく感じる。

このように、各反射セグメント３１はそれぞれに固有の傾斜角および法線方向ＤＮを有しており、反射光Ｌ_ｏｕｔと観察光Ｌ_ｏｂの角度差θ_ｄが異なる値を取る。その結果、観察者Ｋは、モチーフ２１を、光の強度が互いに異なる複数の反射セグメント３１によって立体感を備えたイメージとして認識できる。

また、反射セグメント３１の面積を大きくすると、隣接する傾斜角の差が大きくなり、ゴツゴツした模様になる。逆に、反射セグメント３１の面積を小さくすると、隣接する傾斜角の差が小さくなり、滑らかに見える。

また、フレームモチーフ２１の表示するイメージは、反射ミラー４１が配置されない領域、すなわち開口部を囲った反射セグメント３１を１つ以上有している。したがって、図１０に示すように、開口部の内部に、別のモチーフ２２を配置することによって、例えば、鳥かごであるモチーフ２１の中に、鳥のようなモチーフ２２を配置することができる。さらに、各反射セグメント３１が異なる傾斜角であることによって、反射セグメント３１毎に表示される反射方向が制御される。したがって、反射セグメント３１は、一部が開口部であっても、１つの反射セグメント３１として機能する。このため、モチーフ２１は、立体感を損なわれることはない。

さらに、反射セグメント３１に形成されるセグメント形状６０の柄や配置間隔を、上述したような光学特性を考慮し、適切に決定することにより、反射セグメント３１を１つの面として認識させつつ、隣接する反射セグメント３１とは異なり、かつ光学構造体１０を傾けたときに連続的に光が移動する効果を付与できる。上述したように、所定の観察角度から光学構造体１０を観察したときに、各反射セグメント３１の明るさの違いによって立体感が表現される。実際の立体物がそうであるように、光学構造体１０を傾けたときにモチーフ２１上を光が連続的に移動する様子によっても立体感を付与できる。

さらにまた、隣接する反射セグメント３１の傾斜角の差が大きい場合は、光学構造体１０を傾けたときに、各反射セグメント３１が個々に独立して光るため連続性が感じられなくなる。しかしながら、前述したように、隣接する反射セグメント３１における傾斜角の差の平均を１０度以下とすれば、隣接する反射セグメント３１上を反射光が離散的に移動する場合においても、視覚的に連続した動きとして認識されるため、モチーフ２１を立体的に視認できる。特に、隣接する反射セグメント３１における傾斜角の差の平均が１度以下になると、反射光の動きが連続的になるため、モチーフ２１を滑らかな曲面からなる多面体状に視認できる。このように、各反射セグメント３１の傾斜角を調整することによって、光が移動する速さ、別の表現をすると、光の移動の細かさや粗密さを制御し、所定のフレームイメージ２１’の曲面度合いを実現することができる。

このように、本発明の実施形態に係る光学構造体によれば、３Ｄ形状の奥行き情報が失われることなく、モチーフのイメージをよりリアルに立体的に表示することが可能となる。

［本発明の第２の実施形態］
図面を参照して、本発明の第２の実施形態に係る光学構造体について説明する。以下では、光学構造体の構造、光学構造体が含む反射セグメントの構造、光学構造体の機能について順に説明する。なお、以下の説明に用いる図中の符号は、本発明の第１の実施形態で説明した部分と同一部分については同一符号を付して示し、重複説明を避ける。

（光学構造体の説明）
本発明の実施形態に係る光学構造体を、図１０を用いて説明する。

図１０は、開口部の内部に別のモチーフが配置された光学構造体を概念的に図示する平面図である。

光学構造体１００は、図１０に示す立体的なイメージを表示するモチーフとして、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２とを備える構造形成面１１を備えている。図１０では、フレームモチーフ２１が鳥かごを示し、多面体モチーフ２２が鳥かごの中の鳥を示している。

フレームモチーフ２１は、図１と同様に、複数の反射セグメント３１から構成されている。反射セグメント３１には、図９Ｃに示すような幾何学形状のセグメント形状に対応して反射ミラー４１が配置されている。

また、鳥かごの中に鳥がいるように表示するために、フレームモチーフ２１の有孔反射セグメント３１の第１の反射ミラー４１が配置されていない領域、すなわち、開口部に多面体モチーフ２２の多面体反射セグメント３１の第２の反射ミラーが配置されている。尚、第１の反射ミラーと第２の反射ミラーは同様の反射ミラーとできる。

図１０に示す光学構造体１００では、構造形成面１１が、２つのモチーフ２１、２２を備えている例を示しているが、構造形成面１１は、３つ以上のモチーフを備えることもできる。さらに、これら複数のモチーフは、すべてを異なるモチーフとすることも、すべてを同一のモチーフとすることも、一部のみを同一のモチーフとすることもできる。

多面体モチーフ２２は、鳥に限定されず、他に胸像、ランドマーク、像、文字、シンボル等とすることもでき、これらを組み合わせこともできる。

図１１は、開口部に配置される対象となる多面体イメージの例を示す図である。

図１１は、の多面体モチーフ２２によって表示される鳥を示す多面体イメージ２２’の図である。図１０に示す多面体モチーフ２２は、図１１に示すように、３次元形状を有する多面体イメージ２２’を、２次元の構造形成面１１上に表示する。

フレームイメージ２１’と同様に、多面体イメージ２２’もまた複数の多面体反射セグメントイメージ３２’から構成されている。多面体反射セグメントイメージ３２’ の輪郭は多角形状である。図１１において、多面体反射セグメントイメージ３２’は三角形状であるが、多面体反射セグメントイメージ３２’の形状は三角形状に限らず、三角形状、五角形状等のような多角形状とすることもできる。円形状、楕円形状等の曲線によって区画される形状とすることもできる。あるいは、これらの同種または異種の組合せからなる形状とすることもできる。光学構造体１０が表示するフレームモチーフ２１および多面体モチーフ２２の元データは、ベクトルによって定められた領域の集合によって画像を表現するベクトル画像である。また、多面体反射セグメント３２は三角形状、五角形状等のような多角形状とできる。多面体反射セグメント３２は円形状、楕円形状等の曲線によって区画される形状とすることもできる。あるいは、これらの同種または異種の組合せからなる形状とすることもできる。また多面体反射セグメント３２は、反射ミラーが１つまたは複数配置される複数の反射セルで構成されていても良い。反射セルは視認されない程度のサイズとすることができる。複数の反射セルは、それぞれ反射光の方向や反射光の強度を変えてもよい。これにより、多面体反射セグメント３２で構成されるモチーフ２１は、より複雑なイメージを表示可能となる。

（反射セグメントイメージ）
本発明の実施形態における反射セグメントイメージを説明する。

図１２は、図１１に示す多面体イメージ２２’を構成する立体反射セグメントイメージ３２’に対応する多面体反射セグメント３２を示す斜視図である。

反射セグメント３２の反射ミラー４２は、反射面５２を有する。反射セグメント３２は、１つまたは複数の反射ミラー４２を含む。各反射ミラー４２は反射面５２を備える。

各反射ミラー４２の反射面５２と、構造形成面１１とのなす角である傾斜角は、同一の反射セグメント３２内では同一である。傾斜角は、隣接する反射セグメント３２毎に互いに異なる。

図１２に示すように、同一の反射セグメント３２に、複数の反射ミラー４２が存在する場合、これら反射ミラー４２は直列的に配置できる。この反射ミラー４２は一定または規則的な高さＨ、ピッチＰとできる。一定のピッチＰまたは規則的なピッチＰの平均は、５μｍ以上、３００μｍ以下とでき、さらには、５μｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。ピッチＰを５μｍ以上とすることにより、複数の反射ミラー４１がピッチＰで一定等間隔に直列的に並んでいても、各反射ミラー４１の各反射面５１から回折光が射出されることはない。さらに、複数の反射ミラー４１のピッチＰを規則的ではあるが、一定間隔でなくすることで回折光の射出を防止できる。そのため、光学構造体１０が表示するイメージは、各反射面５１から射出される光となり、上述した正反射に基づく白色光によって再生される。

多面体モチーフ２２を形成するすべての反射セグメント３２を対象とした場合において、隣接する反射セグメント３２における傾斜角の平均の角度差は、フレームモチーフ２１を形成するすべての反射セグメント３２を対象とした場合において、隣接する反射セグメント３２における傾斜角の平均の角度差よりも大きくすることができる。

隣接する反射セグメントの反射強度が異なることから、モチーフに陰影ができ、また観察者Ｋが光学構造体１００を傾けたときに反射セグメント３１、３２上を移動するグレアの動きが視覚的に連続して見えるため、モチーフ２１、２２がともに立体的に感じられる。さらに、モチーフ２１の反射セグメント３１上を移動するグレアの動きが、モチーフ２２の反射セグメント３２上を移動するグレアの動きよりも速く滑らかになり、２つのモチーフが異なる反射特性を示すため、両者を異なるモチーフとして認識することができる。

反射セグメント３２についても、図８を用いて説明したように、反射面５２の法線方向ＤＮと、反射面５２に入射する入射光Ｌ_ｉｎの進行方向とが為す角度θ_ｉｎが、入射光Ｌ_ｉｎの入射角θ_ｉｎであり、入射角θ_ｉｎは、観察者Ｋが光学構造体１０を観察する角度と観察時の光源の位置によって決定される。反射面５２は、入射光Ｌ_ｉｎを傾斜角に基づく方向に正反射させる。

ピッチＰもまた、反射セグメント３１の場合と同様、同一の反射セグメント３２内では一定であり、反射セグメント３１について説明したものと同様の理由で、５μｍ以上、３００μｍ以下とすることができる。さらには、５μｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。これによって、各反射ミラー４２が光学構造体１０の観察者Ｋによって視認されることが抑えられる。従って、観察者Ｋは、反射セグメント３２を各反射ミラー４２の一体として認識できる。

反射セグメントのピッチＰを５μｍ以上とした場合、複数の反射ミラー４２が等間隔に並んでいても、各反射面５２から回折光が射出されない。そのため、光学構造体１０が表示するイメージは、各反射面５２から射出される光であって、上述した正反射に基づく白色光によって再生される。

一方、反射セグメントのピッチＰを５μｍ未満の光学構造体とした場合、等間隔に並んだ複数の反射面から回折光が射出され、モチーフ２２は観察角度に応じて異なる色を呈したイメージとして視認される。光学構造体のピッチＰが５μｍ以上の場合は、反射面５２にピッチ５μｍ未満の格子構造を重畳することもできる。

光学構造体のピッチＰが０．８～５μｍの回折格子の場合には回折光による虹色を、ピッチＰが０．８μｍ未満のサブ波長格子の場合には正反射方向にピッチＰに応じた波長の色を呈する。

回折格子構造を一部の反射面５２に重畳したり、反射面５２の一部の領域に重畳したりすると、濃淡表現もできる。さらに、格子構造のピッチを反射セグメントごと、あるいは反射セグメント内の隣接する反射面５２で変えることで、反射単位ごとに異なる色を表示させたり、混色を表示させたりすることができる。

モチーフ２１、２２を構成する反射ミラー４１、４２は、ともにピッチＰが５μｍ以上、３００μｍ以下もしくは５μｍ未満とすることも、一方をピッチ５μｍ未満とすることもできる。前者の場合は、モチーフ２１、２２が白色もしくは有彩色（虹色）の同じ属性の色で表示されるため、光学構造体１０が全体として統一感のある見た目となる。後者の場合には、モチーフ２１、２２が白色と有彩色という属性の異なる色で表示されるため、それぞれ異なるモチーフとして認識しやすくなるとともに、意匠性が高くなる。

高さＨは、反射セグメント３１の場合と同様、反射セグメント３２においても、全ての反射セグメント３２で等しくすることができる。これにより、異なる反射セグメント３２において高さＨが互いに異なる場合と比べて、反射ミラー４２を形成する工程において、反射ミラー４２の形状を精度良く形成することができる。

なお、反射ミラー４２の傾斜角は、フレームイメージ２１’の凹凸に対応した傾斜角とすることができる。また、反射ミラー４２の形状は、構造形成面１１において三角柱状とできる。反射ミラー４２は、凸部とすることも、凹部とすることもできる。

反射ミラー４２の反射面５２は、多層干渉層の表面を有することができる。多層干渉層は、複数の誘電体層が堆積され、複数の誘電体層の堆積方向において、互いに接する誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、所定の波長の光を反射する。

これにより、光学構造体１００は、多層干渉層が反射する光の波長に応じた色を有するイメージを表示することができる。

図１３Ａは、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２が隣接して表示される領域における断面構造の一例を示している。フレームモチーフ２１の反射セグメント３１は、セグメント形状６０を表示する領域Ａ、Ｃに反射ミラー４１を備えている。セグメント形状６０の開口部Ｂには、モチーフ２２の反射セグメント３２の反射ミラー４２を備えている。

図１３Ａに例示する断面図は、図１０のように、構造形成面１１に有孔反射セグメント３１内に多面体反射セグメント３２を備えた構造を概念的に図示する。従って、領域Ａ、Ｃに配置される反射ミラー４１の傾斜角αは等しい。しかしながら、領域Ｃがモチーフ２１を構成する複数の反射セグメント３１を含んでいる場合には、各反射セグメント３１に固有の傾斜角の反射ミラー４１が配置される。

反射セグメント３１のセグメント形状６０の開口部Ｂのように、モチーフ２１が表示されない領域では、反射セグメント３１がないため、図１３Ａに示すように反射ミラー４１が配置されていない。このように、構造形成面１１上には、各モチーフを表示する反射セグメント３１、３２の配置に対応して反射ミラー４１、４２が形成される。

図１３Ｂは、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２が隣接して表示される領域における断面構造の別の例を示している。

図１３Ｂに示す断面構造は、図１３Ａに示す反射ミラー４１、４２の表面を、反射層５４で覆った構造となっている。反射層は、透光性、遮光性とすることができる。透光性の反射層は誘電体層とでき、遮光性の反射層としては金属層とできる。反射層の金属はアルミニウムのようなものである。

反射ミラー４１、４２の表面を反射層５４で覆うことによって、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２との両方の光沢性を高めて表示することができる。

図１３Ｃは、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２が隣接して表示される領域における断面構造のさらに別の例を示している。

図１３Ｃに示す断面構造は、図１３Ｂに示す領域Ａと領域Ｂとが離れており、領域Ａと領域Ｂとの間は、反射ミラーも反射層もない領域Ｄとなっている。

図１３Ｂにおいて説明したように、領域Ａ、Ｂ、Ｃの表面は、反射層５４で覆われていることにより、光沢表示される。一方、領域Ｄの表面は、反射ミラーも反射層もなく、光は反射されないことから、暗く表示される。領域Ｄのように暗く表示される領域を有することによって、領域Ｄに隣接する領域Ａ、Ｂの明るさをより強調して表示することができる。また反射層５４の無い領域には、別の絵柄を設けることができる。絵柄は印刷等で形成できる。

図１３Ｄは、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２が隣接して表示される領域における断面構造のさらにまた別の例を示している。

図１３Ｄに示す断面構造は、図１３Ａに示す反射ミラー４１、４２の表面を透過性反射層５５および／または遮光性反射層５６で覆った構造となっている。領域Ａ、Ｂ、Ｃでは、反射ミラー４１の表面を、透光性反射層５５が覆っている。領域Ａ、Ｃではさらに、透光性反射層５５の表面を、遮光性反射層５６が覆っている。すなわち、第１の反射ミラーは、透光性反射層５５と遮光性反射層５６で覆われている。一方で、第２の反射ミラーは、透光性反射層５５で覆われている。反射層は、透光性、遮光性とすることができる。透光性の反射層は誘電体層とでき、遮光性の反射層としては金属層とできる。反射層の金属はアルミニウムのようなものである。反射層の誘電体は、酸化チタンのようなものである。

表面が遮光性反射層５６で覆われている領域Ａ、Ｃは、光が反射するために、明るく表示される。一方、表面が透光性反射層５５で覆われている領域Ｂは、入射した光の一部が反射するものの、入射した光の一部が透過し、反射ミラー４２によって反射される。これによって、フレームモチーフ２１は明るく表示され、多面体モチーフ２２は相対的に暗く表示される。

このように、反射ミラー４１、４２の配置、反射層の有無、および、反射層の特性を適宜選択することによって、フレームモチーフ２１および多面体モチーフ２２の見え方を様々に変化させることができる。

図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１４Ｃは、開口率の異なるいくつかの反射セグメントの構造を示す正面図である。

図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１４Ｃを参照して、反射セグメント３１に形成するセグメント形状６０の領域について説明する。図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１４Ｃは、例として縦ストライプ柄のセグメント形状６０を示す。反射セグメント３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれセグメント形状６０ａ、６０ｂ、６０ｃを備えている。しかしながら、これら反射セグメント３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、セグメント形状６０が表示されない領域、すなわち反射セグメント３１における開口部７０の大きさが異なる。

開口部は、図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１４Ｃにおける開口部７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄのように、有孔反射セグメント３１が形成されない領域である。有孔反射セグメント３１の面積に対する開口部の合計面積（７０ａ＋７０ｂ＋７０ｃ＋７０ｄ）の割合を、反射セグメント３１における開口率とする。

図１０のように、フレームモチーフ２１の内側にモチーフ２２が存在する光学構造体１００において、フレームモチーフ２１を構成する反射セグメント３１の開口率は１０％以上、８０％以下とすることができる。これにより、セグメント形状６０の開口部７０を通して観察されるモチーフ２２を、外形を認識できる程度に表示することができる。

開口部７０を囲う反射セグメント３１すべてが同じ柄のセグメント形状６０である必要はない。また、開口部７０の開口率は、反射セグメント３１毎に変えることができる。モチーフ２２の一部は、モチーフ２１に覆われて表示されなくなるが、光学構造体１００を観察したときに、モチーフ２２が本来の面積の５０％以上表示されるような構成であれば、観察者Ｋは、表示されている情報からモチーフ２２の全体のイメージを補完し、認識することができる。

なお、セグメント形状６０は、図１４Ａ、図１４Ｂ、および図１４Ｃに示す縦ストライプ柄のセグメント形状６０ａ、６０ｂ、６０ｃのような例に限定されず、開口率が１０％以上、８０％以下であれば、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄに示すセグメント形状６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄのような柄とすることができる。

なお、開口部７０の面積割合を、該開口部７０を囲う有孔反射セグメント３１の第１の反射ミラー４１の傾斜角に基づいて決定することもできる。また、開口部７０の大きさを、該開口部７０を囲う有孔反射セグメント３１の第１の反射ミラー４１の傾斜角に基づいて決定することもできる。さらに、開口部７０の大きさを、該開口部７０が備えられている反射セグメント３１に対応する反射セグメントイメージ３１’の大きさに追従させることもできる。さらにまた、複数の開口部７０それぞれの大きさを、それぞれ個別に設定することもできる。これによって、立体感がより増した光学構造体１０を実現する。

次に、以上のような本発明の第２の実施形態に係る光学構造体の機能について記載する。

本発明の実施形態に係る光学構造体では、フレームモチーフ２１を構成する有孔反射セグメント３１のうち、図１３に示すように、セグメント形状６０を表示する領域Ａ、Ｃに第１の反射ミラー４１を配置し、セグメント形状６０の開口部Ｂに多面体モチーフ２２を構成する第２の反射ミラー４２を配置する。このように、モチーフ２２を構成する反射ミラー４２を、モチーフ２１を構成する反射ミラー４１が配置されていない領域に配置することにより、モチーフ２２をモチーフ２１の内側に存在するように見せることができる。

さらに、モチーフ２１およびモチーフ２２はともに複数の反射セグメント３１、３２で構成されており、どちらも立体感を表現することができる。従って、観察者Ｋは、例えば鳥かごのような立体物の中に、例えば鳥のような別の立体物が入っているように認識することができる。

また、フレームモチーフ２１を形成する反射ミラー４１と、多面体モチーフ２２を形成する反射ミラー４２とは、それぞれが隣接する反射セグメント３１、３２に備えられた反射ミラーとは異なる傾斜角とできる。さらに、同じ多面体モチーフ２２に含まれるすべての反射セグメント３２を対象とした場合、隣接する反射セグメント３２における傾斜角の差の平均は、同じフレームモチーフ２１に含まれるすべての反射セグメント３１を対象とした場合、隣接する反射セグメント３１における傾斜角の差の平均よりも大きい。

同じモチーフに含まれるすべての反射セグメントを対象とした場合、隣接する反射セグメントにおける反射ミラーの傾斜角の差は、光学構造体１０を傾けたときに観察者Ｋの目に入ってくる各反射セグメントからの反射光の動きに関係しており、この差が小さいほど滑らかに動く、つまり滑らかな曲面として認識される。この角度差をフレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２とで大きく異ならせることにより、フレームモチーフ２１と多面体モチーフ２２とは異なるイメージとして認識されやすい。また、両者の位置関係に奥行き感を付与することも可能となる。

［光学構造体の製造方法、構成および材料］
上述した光学構造体１０、１００を製造する方法は、凹凸構造層を形成する工程と、凹凸構造層の表面に反射層を形成する工程とを含む。凹凸構造層を形成する工程は、原版から凹凸構造層を複製工程等とできる。

原版は、平板状の基板が有する一方の面に感光性レジストを塗布した後、感光性レジストにビームを照射して感光性レジストの一部を露光し、次いで、感光性レジストを現像することによって得られる。そして、電気めっき等によって、金属製のスタンパを原版から製造し、この金属製スタンパを母型として用いて、凹凸構造層を形成する。なお、金属製のスタンパは、旋盤技術を用いた金属基板の切削加工等によっても得られる。

凹凸構造層は、例えば、熱エンボス法、キャスト法、または、フォトポリマー法によって形成することができる。フォトポリマー法では、プラスチックフィルム等の平坦なキャリアと、金属製のスタンパとの間に、硬化性ポリマー樹脂を流し込む。そして、放射線の照射によって硬化性ポリマー樹脂を硬化させた後、硬化されたポリマー樹脂層をキャリアごと金属製のスタンパから剥離する。フォトポリマー法では、熱可塑性樹脂を利用するプレス法やキャスト法に比べて、反射ミラー４１、４２の構造の形成精度が高く、耐熱性や耐薬品性にも優れた反射ミラー４１、４２を得ることができる。

凹凸構造層の形成材料は、ポリマー樹脂等である。ポリマー樹脂は熱可塑ポリマー樹脂、硬化ポリマー樹脂とできる。硬化ポリマー樹脂は、熱硬化ポリマー樹脂または放射線硬化ポリマー樹脂、熱・放射線硬化ポリマー樹脂とできる。凹凸構造層の材料は、さらに、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、光安定化剤等を単体または混合して含むことができる。

上述したポリマー樹脂は、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル－（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等の単体または共重合樹脂、混合樹脂、複合樹脂を母剤とすることができる。凹凸構造層の材料には、これらの樹脂を単体で適用することも、２つ以上を混合して適用することもできる。凹凸構造層の厚みは、０．５μｍ以上、２０μｍ以下の範囲とできる。

反射層は、堆積法で形成できる。反射層を形成する堆積法は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法や、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、または、光化学気相製造法等の化学気相成長法を適用することもできる。またこれらのいずれかを適用するか組合せて適用して多層干渉層の反射層を堆積できる。

これらの方法の中でも、真空蒸着法およびイオンプレーティング法は、他の方法よりも生産性が高く、良質な反射層を形成することができる。物理気相成長法および化学気相成長法における成膜条件は、反射層の形成材料に応じて選択される。

遮光性の反射層は、金属層とできる。金属は、純金属、合金とできる。反射層の材料は、特に、アルミニウム、金、銀、プラチナ、ニッケル、スズ、クロム、ジルコニウム等の純金属またはこれら金属の合金とできる。また、反射層が上述した多層干渉層であるときには、反射層の誘電体層の材料は、無機化合物とできる。また、反射層が透光性の場合にも、反射層の材料を無機化合物とできる。透光性の反射層は、誘電体層とできる。無機化合物は、シリカまたは金属化合物とできる。金属化合物は、金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物、金属窒化物等とできる。また金属化合物の金属は、アルミニウム、亜鉛、チタン、カルシウム、マグネシウム、ジルコニウム、タンタルとできる。金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化チタン等とできる。金属硫化物は硫化亜鉛等とできる。なお、反射層の材料は、他の材料に比べて可視光領域での反射率が高い点で、アルミニウムおよび銀の何れかとすることができる。反射層の厚みは、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲とできる。

［変形例１］
なお、上述した本発明の実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。

構造形成面１１は複数の画素を備え、各反射セグメント３１を単一の画素とすることもできる。複数の画素は、例えば構造形成面１１においてマトリックス状に配置することもできる。すなわち、光学構造体１０、１００が表示するイメージの元データは、ベクトル画像に限らず、単位領域である画素の繰り返しによって画像を表現するラスター画像とすることもできる。

上述によれば、ラスター画像に基づき各反射セグメントを形成できる。

［変形例２］
反射セグメント３１、３２の形状は、上述した多角形状に限らず、例えば円形状、または、楕円形状等の曲線によって区画される形状とすることもできる。また、半円形状、または、半楕円形状等の曲線と直線とによって区画される形状とすることもできる。また、複数の反射セグメント３１、３２には、多角形状の輪郭の反射セグメントに加えて、曲線によって区画される輪郭の反射セグメントと、曲線と直線とによって区画される輪郭の反射セグメントとの一方または両方を含めることができる。また、複数の反射セグメント３１、３２は、曲線によって区画される輪郭の反射セグメントと、曲線と直線とによって区画される輪郭の反射セグメントとの両方とすることもできる。

このような構造であっても、各反射セグメント３１、３２が１つずつイメージを形成し、構造形成面１１が、複数の反射セグメント３１、３２によって光学構造体１０、１００に固有のイメージを観察方向に形成できるのであれば、各反射セグメント３１、３２における反射面５１の法線方向ＤＮに応じた光の強度を有した複数のイメージのうち、１つのイメージを観察方向に表示することができる。

［変形例３］
各反射セグメント３１、３２において、各反射ミラー４１、４２の高さＨは、他の全ての反射ミラー４１、４２の高さと等しくなくてもよい。こうした構造であっても、各反射セグメント３１、３２が１つずつのイメージを形成し、光学構造体１０、１００は、複数の画像によって光学構造体１０、１００に固有のモチーフ２１、２２のイメージを観察方向に表示できればよい。

反射ミラー４１、４２は、１つの反射面５１、５２を備える構造に限らず、２つの反射面を備える構造とすることができる。

例えば、図１５に示されるように、反射ミラー４１は、第１の反射面５１Ｓ１と第２の反射面５１Ｓ２とを備えることができる。第１の反射面５１Ｓ１と第２の反射面５１Ｓ２とは、各反射面を区画する１つの辺８０を共有している。第１の反射面５１Ｓ１と構造形成面１１とが形成する角度が第１の傾斜角αであり、第２の反射面５１Ｓ２と構造形成面１１とが形成する角度が第２の傾斜角βである。第１の傾斜角αは第２の傾斜角βよりも小さいが、第１の傾斜角αは第２の傾斜角βよりも大きくすることもでき、第１の傾斜角αと第２の傾斜角βとを等しくすることもできる。

このような構造であっても、複数の反射ミラー４１を備える１つの反射セグメント３１が、互いに同じ方向を向く複数の第１の反射面５１Ｓ１、または、互いに同じ方向を向く複数の第２の反射面５１Ｓ２によって、各反射セグメント３１に１つずつのイメージを観察方向に表示できればよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記の本発明の実施形態には種々観点の本発明の側面が含まれている。開示される複数の構成の組み合わせにより種々の発明の側面を抽出できる。

Claims (14)

1. 立体感を有するフレームイメージを構造形成面上に表示するための光学構造体において、
   前記フレームイメージを表示するフレームモチーフが前記構造形成面に形成され、
   前記フレームモチーフは複数の有孔反射セグメントで構成され、
   前記各有孔反射セグメントはそれぞれ、前記構造形成面に対する一様な傾斜角の反射層を備えた第１の反射ミラーを１つまたは複数備え、
   前記第１の反射ミラーの前記傾斜角は、隣接する前記複数の有孔反射セグメントにわたって徐々に変化するように、前記隣接する前記有孔反射セグメント同士で異なり、
   前記複数の有孔反射セグメントのうち少なくとも１つの有孔反射セグメントは、前記第１の反射ミラーが備えられていない開口部を囲い、
   前記光学構造体が傾けられた場合、前記有孔反射セグメント上を移動するグレアの動きが視覚的に連続して見える、光学構造体。
2. 前記フレームモチーフを構成する前記複数の有孔反射セグメントにおける、隣接する各有孔反射セグメント間の傾斜角の差の平均が０度よりも大きく、１０度以下である、請求項１に記載の光学構造体。
3. 前記有孔反射セグメントが、前記第１の反射ミラーによって複数の線形状に形成されている、請求項１または２に記載の光学構造体。
4. 前記線形状の幅が１００μｍ以上である、請求項３に記載の光学構造体。
5. ２つの線形状が互いに平行に形成され、前記平行に形成された線形状のうち、隣接する線形状間の離間距離が１００μｍ以上、１０００μｍ以下である、請求項３または４に記載の光学構造体。
6. 前記第１の反射ミラーの前記傾斜角、方位角の一方または両方を、前記フレームイメージの元データにおける、前記第１の反射ミラーが有する反射面に対応する部位における光の反射方向に応じて決定する、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の光学構造体。
7. 前記開口部を囲う前記有孔反射セグメントにおける、前記開口部の面積割合は、１０％以上、８０％以下である、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の光学構造体。
8. 前記開口部の面積割合を、該開口部を囲う有孔反射セグメントの前記第１の反射ミラーの傾斜角に基づいて決定する、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の光学構造体。
9. 前記開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントの前記第１の反射ミラーの傾斜角に基づいて決定する、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の光学構造体。
10. 前記開口部の大きさを、該開口部を囲う有孔反射セグメントの表示するフレームイメージの面の大きさに追従させる、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の光学構造体。
11. 複数の前記開口部の大きさを、それぞれ個別に設定する、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の光学構造体。
12. 立体像を表示する多面体モチーフを構成する複数の多面体反射セグメントを、前記開口部の内部に配置する、請求項１乃至１１のうち何れか１項に記載の光学構造体。
13. 前記各多面体反射セグメントはそれぞれ、前記構造形成面に対する一様な傾斜角の１つまたは複数の反射層を備えた第２の反射ミラーを備え、
    前記第２の反射ミラーの前記傾斜角は、隣接する前記複数の多面体反射セグメントにわたって徐々に変化するように、前記隣接する前記多面体反射セグメント同士で異なる、請求項１２に記載の光学構造体。
14. 前記複数の有孔反射セグメントにおける、隣接する前記有孔反射セグメント同士の傾斜角の差の平均よりも、前記複数の多面体反射セグメントにおける、隣接する前記多面体反射セグメント同士の傾斜角の差の平均の方が大きい、請求項１３に記載の光学構造体。

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