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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6822469
(24)【登録日】2021年1月12日
(45)【発行日】2021年1月27日
(54)【発明の名称】偽造防止用光学素子及び情報媒体
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20210114BHJP
B42D 25/342 20140101ALI20210114BHJP
B42D 25/324 20140101ALI20210114BHJP
B42D 25/328 20140101ALN20210114BHJP
B42D 25/346 20140101ALN20210114BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
B42D25/342
B42D25/324
!B42D25/328 120
!B42D25/346
【請求項の数】12
【全頁数】32
(21)【出願番号】特願2018-509447(P2018-509447)
(86)(22)【出願日】2017年3月30日
(86)【国際出願番号】JP2017013295
(87)【国際公開番号】WO2017170886
(87)【国際公開日】20171005
【審査請求日】2020年2月21日
(31)【優先権主張番号】特願2016-68838(P2016-68838)
(32)【優先日】2016年3月30日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(72)【発明者】
【氏名】屋鋪 一尋
【審査官】
藤岡 善行
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−２３８０１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１６／０７５９２８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ５／１８
Ｂ４２Ｄ ２５／３０
Ｂ４２Ｄ ２５／３２８
Ｂ４２Ｄ ２５／３４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一層、前記第一層と屈折率が異なる第二層、前記第一層と部分的に溶着または接合する第三層がこの順に積層された偽造防止用光学素子であって、
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第三層は、前記第二層の前記第一層側の面とは反対側の面に接するように配置され、記号及び画像の少なくとも一方を示す印字層であり、
前記第１領域の少なくとも一部及び前記第２領域の少なくとも一部は、視差画像を生じることを特徴とした偽造防止用光学素子。
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第三層は、前記第二層の前記第一層側の面とは反対側の面に接するように配置され、記号及び画像の少なくとも一方を示す印字層であり、
前記第１領域の少なくとも一部及び前記第２領域の少なくとも一部は、視差画像を生じることを特徴とした偽造防止用光学素子。
【請求項2】
第一層、前記第一層と屈折率が異なる第二層、前記第一層と部分的に溶着または接合する第三層がこの順に積層された偽造防止用光学素子であって、
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第１領域の少なくとも一部及び前記第２領域の少なくとも一部は、視差画像を生じることを特徴とした偽造防止用光学素子。
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第１領域の少なくとも一部及び前記第２領域の少なくとも一部は、視差画像を生じることを特徴とした偽造防止用光学素子。
【請求項3】
前記第二層の少なくとも一部は、前記第一層と前記第三層との間に内包された気体または液体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項4】
前記第一層の屈折率が前記第二層の屈折率よりも高く、前記レリーフ構造は、前記第一層の表面に対して傾斜した斜面を有し、
任意の観察点から観察した際に、
前記第１領域におけるレリーフ構造の前記斜面へ入射する光の入射角をθｆ１、
前記第２領域におけるレリーフ構造の前記斜面へ入射する光の入射角をθｆ２、
前記第１領域における前記第一層の屈折率をＮ１、前記第二層の屈折率をＮ２、
前記第２領域における、前記第一層の屈折率をＮ３、前記第二層の屈折率をＮ４、とした場合、入射角θｆ１、入射角をθｆ２、屈折率Ｎ１、屈折率Ｎ２、屈折率Ｎ３及び屈折率Ｎ４が、以下の二式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子。
θｆ１≧ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１）
ａｒｃｓｉｎ（Ｎ４／Ｎ３）＞θｆ２
任意の観察点から観察した際に、
前記第１領域におけるレリーフ構造の前記斜面へ入射する光の入射角をθｆ１、
前記第２領域におけるレリーフ構造の前記斜面へ入射する光の入射角をθｆ２、
前記第１領域における前記第一層の屈折率をＮ１、前記第二層の屈折率をＮ２、
前記第２領域における、前記第一層の屈折率をＮ３、前記第二層の屈折率をＮ４、とした場合、入射角θｆ１、入射角をθｆ２、屈折率Ｎ１、屈折率Ｎ２、屈折率Ｎ３及び屈折率Ｎ４が、以下の二式を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子。
θｆ１≧ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１）
ａｒｃｓｉｎ（Ｎ４／Ｎ３）＞θｆ２
【請求項5】
前記第二層に接するように配置された着色層である第四層をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項6】
前記第四層は、前記第二層の側とは反対側の面に接するように配置された電磁波吸収層である第五層をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項7】
前記第一層に接するように配置された着色層である第六層と、前記第二層に接するように配置された電磁波吸収層である第七層と、をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子を２つ以上積層したことを特徴とする偽造防止用光学素子。
【請求項9】
第一層、前記第一層と屈折率が異なる第二層、前記第一層と部分的に溶着または接合する第三層がこの順に積層された偽造防止用光学素子であって、
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第三層は、前記第二層の前記第一層側の面とは反対側の面に接するように配置され、記号及び画像の少なくとも一方を示す印字層であり、
前記偽造防止用光学素子を２つ以上積層したことを特徴とした偽造防止用光学素子。
前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、
前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高く、
前記第三層は、前記第二層の前記第一層側の面とは反対側の面に接するように配置され、記号及び画像の少なくとも一方を示す印字層であり、
前記偽造防止用光学素子を２つ以上積層したことを特徴とした偽造防止用光学素子。
【請求項10】
積層された前記偽造防止用光学素子の少なくとも２つの層が周期性レリーフ構造を有しており、前記周期性レリーフ構造がモアレを生じることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項11】
前記レリーフ構造の少なくとも一部が周期構造を有しており、前記周期構造とモアレを生じ得る第八層を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子。
【請求項12】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の偽造防止用光学素子を備えたことを特徴とする情報媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、偽造防止効果を有する偽造防止用光学素子及び情報媒体に関する。【背景技術】
【0002】
紙幣や有価証券、証明書、高級ブランド品等、偽造を防ぐことが求められる物品に対し、模倣が困難な光学効果を有する素子を付して偽造を防ぐことが知られている。このような偽造防止用光学素子としては、ホログラム、回折格子、多層干渉膜等がある。偽造防止用光学素子は、微細または複雑な層構成を有するため、簡単に解析することが困難であり、不正な複製を防ぐことができるとされてきた。【0003】
＜紙幣のセキュリティー＞紙幣の分野において、透かしによる認証は一見してその効果を確認することが可能である。このことから、透かしは、使用者認知度の高い偽造防止技術として扱われてきた。近年では、透明なポリマー基材を利用したポリマー紙幣が実用化され、偽造防止用光学素子（例えばホログラム）を表裏から観察することや、透かして観察することがより簡便となっている。このため、透かしによる判定は、重要な偽造品の判断方法となり、特殊な透かし効果を有する偽造防止用光学素子が要求されている。
【0004】
透明な窓部分に設けられる特殊な光学素子は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のセキュリティドキュメントは、非対称な回折レリーフに反射層を設けた構造を有している。このレリーフは、対向したブレーズ構造を利用しており、表面側から特定角度で観察した場合には、第１のブレーズによって生じる第１の画像を確認でき、裏面側から特定角度で観察した場合には、第１のブレーズと対向した第２のブレーズによって生じる第２の画像が確認できる。特許文献１に記載の構成は、このように、表裏で異なる効果が得られることから、透明窓部分に設置する光学素子として使用される。【0005】
また、特許文献１には、透明な窓部分に設けられる特殊な光学素子の他の構成として、中空ミラーとして働くレリーフ構造が提案されている。このレリーフ構造は、レンズ形状のレリーフに反射膜を設けている。反射膜はある程度の透過性を有しているため、このような構成は、表面側から窓を観察した場合には凸レンズ効果を確認でき、裏面から窓を観察した場合には凹レンズ効果を確認できる。例えば、レンズに隣接してオブジェクトを設置した場合には、表面側から窓を観察した場合には凸レンズ効果によって拡大したオブジェクトを確認でき、裏面から窓を観察した場合には凹レンズ効果によって縮小したオブジェクトが確認できる。このように、表裏で異なる効果が得られることから、特許文献１に記載のレリーフ構造は、透明窓部分に設置する光学素子として使用可能である。【0006】
＜ＩＤ分野のセキュリティー＞また、例えば個人を証明するＩＤカードやパスポート等のＩＤの分野では、透明な光学素子（例えばホログラム）が偽造防止構造として利用されてきた。透明な光学素子は、固有情報を印字した基材の上にラミネートされて使用される。このため、光学素子越しに物品の固有情報を記載した印字層を確認した場合であっても、容易に確認できる透明性を有しており、且つ、コントラストが高く視認性のよい特殊な光学効果が求められる。
【0007】
このような光学効果を有する光学素子は、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載の異方性反射表示体では、傾斜した反射板により、透過光と反射光とを利用した特殊な光学効果が得られる。異方性反射表示体は、複数の反射板が一定方向、且つ一定角度で傾斜されており、特定方向から観察した場合に光が反射し、別の特定方向から観察した場合には光が通過し、光学素子越しに物品の固有情報を記載した印字層が確認可能である。異方性反射表示体は反射層を有するために、電磁波の反射、透過のコントラストが高く、視認性に優れることから、ＩＤカードやパスポート用の透明な光学素子として利用可能である。【0008】
また、特許文献３には、複数の溝を有する真偽判別形成体が記載されている。特許文献３に記載の構成は、領域毎に溝のピッチを変化させることによって領域の明暗や色彩を変化させるものである。また、特許文献４には、Ｖ字溝と底面とが形成された画像形成体が記載されている。画像形成体は、角度の異なる面で光を反射（この場合、必ずしも全反射は必要としない）させることにより、光の濃淡によるパターンを表示させることができる。【0009】
さらに、紙幣、ＩＤの両分野において、偽造防止用光学素子には、貼替え防止機能が求められる。張替防止機能は、正規品の光学素子を剥がして偽造品に貼り付ける偽造に対抗する機能である。張替防止機能を有する部材としては、例えば、剥がそうとすると壊れて綺麗に剥がせない偽造防止シール等が挙げられ、貼替え防止機能は、「脆性機能」とも呼ばれ、偽造防止に重要な性能となっている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０１２−２３８０１９号公報
【特許文献2】国際公開第２０１３／１８０２３１号
【特許文献3】特開２００６−２７６１７０号公報
【特許文献4】特開２００７−１６８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、特許文献１に記載の反射層を有するレリーフに起因する効果は、例えば、表面側から第１の画像を確認する際にも、観察角度によっては第２の画像が見えてしまうという不具合がある。このように、画像の見え方の効果が曖昧な場合、瞬時に偽造品であるかどうかの判断を行うことが困難である。また、特許文献１に記載の中空ミラーとして働くレリーフ構造の光学素子は、紙面の表裏でオブジェクトの拡大像、または縮小像が確認できるだけである。つまり表裏で観察されるのは同一のオブジェクト（絵柄）である。このため、例えば、透明インクを用い、窓部分にオブジェクトを印刷するだけで光学素子と類似の効果が得られ、一見して光学素子との区別が出来ないことから、偽造防止効果が高いとは言えない。
【0012】
以上のことから、紙幣の分野では、透明基材に付され、表裏で明らかに異なる見え方をし、表面観察では裏面観察によるオブジェクトが判らない光学素子が求められている。また、ＩＤの分野において、特許文献２に記載の構成は、任意の角度で透明にすることが困難である。すなわち、傾斜した反射板自体は、反射板に対する入射角を有する限り反射する特性がある。このため、任意の観察角度において透明にするためには、観察角度と反射板を平行にする必要がある。ただし、観察角度と反射板を平行にしたとしても、反射板の厚みや、反射板の数によって透明性は損なわれるという問題がある。光学素子の透明性の低下は光学素子の下に設けられた印字層の視認性に関わる。このため、特許文献２に記載の光学素子では、少なくとも特定の観察角度領域において透明であることは重要である。
【0013】
なお、特許文献２の光学素子は、傾斜した反射板によって透過光や反射光をコントロールするので、表裏では類似の光学効果しか得られず、紙幣の分野の「透明基材に付する光学素子」としては満足できない。つまり、ＩＤ分野では、不透明基材（印字層、絵柄層）に付する観察角度によって反射と透過のパターンが異なる、透明な光学素子であって、金属や高屈折膜による反射層が不要であり、任意の入射角度では透過し、異なる任意の角度で反射する、透明な光学素子が求められている。
【0014】
さらに、特許文献３、特許文献４に記載された光学素子は、例えば、平滑な平面に対して黒色インキを直接印刷した場合には底面での反射が生じず所望の効果が得られない。この問題は、例えば透明な反射層を設けることで解決するが、反射層を底面の全面に追加した場合、反射層の反射率に依存して、光学素子の下に設置された印字層の視認性が悪くなる。つまり、特許文献３及び特許文献４に記載の光学素子では、光学効果と印字層の視認性はトレードオフの関係になる。【0015】
また、特許文献３、特許文献４に記載の光学素子には、汚染性に関わる問題も生じる。即ち、溝は表面に露出しているため、例えば油や水で汚れて埋まった場合には所望した効果を得ることができなくなる。本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、紙幣分野等で求められる光学素子（透明基材に付する光学素子）と、ＩＤ分野等で求められる光学素子（不透明基材上、または印字層や絵柄層上に付する光学素子）の両方に適用可能な、汎用性の高い偽造防止用光学素子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】
【0016】
上記課題を解決するため、本発明の一態様の偽造防止用光学素子は、第一層、前記第一層と屈折率が異なる第二層、前記第一層と部分的に溶着または接合する第三層がこの順に積層された偽造防止用光学素子であって、前記第一層と前記第二層との間に形成されるレリーフ構造を備え、前記第一層は、少なくとも前記レリーフ構造が有する面の角度が互いに異なる第１領域及び第２領域を有し、前記第１領域は、前記第一層の側から特定の角度で入射した入射光を、前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比の少なくとも一方に起因して全反射し、前記第２領域は、前記第一層の側から前記特定の角度で入射した入射光の少なくとも一部を前記レリーフ構造が有する面の角度及び前記第一層と前記第二層との屈折率比のいずれか一方に起因して透過または屈折し、前記第一層の側の前記特定の角度から観察した場合でのみ、前記第２領域の透明性は前記第１領域の透明性よりも高くなっている。また、本発明の一態様の情報媒体は、上記偽造防止用光学素子を備えている。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、紙幣分野等で求められる光学素子（透明基材に付する光学素子）と、ＩＤ分野等で求められる光学素子（不透明基材上、または印字層や絵柄層上に付する光学素子）の両方に適用可能な、汎用性の高い偽造防止用光学素子及びその偽造防止用光学素子を備えた情報媒体を提供することができる。【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図2】第１実施形態の偽造防止用光学素子の第１領域に入射した光の光路を説明するための模式図である。
【図3】第１実施形態の偽造防止用光学素子の第２領域に入射した光の光路を説明するための模式図である。
【図4】臨界角を説明するための断面図である。
【図5】光の入射角度と透過領域と不透過領域との関係を説明するための模式図である。
【図6】立体的な視差画像が生じる場合の光路を想定した模式図である。
【図7】本発明の第２実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図10】本発明の第３実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図12】本発明の第４実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図14】本発明の第５実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図17】本発明の第６実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図20】本発明の第７実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図21】本発明の第８実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図22】本発明の第９実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図23】本発明の第１０実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図24】本発明の第１１実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図25】本発明の第１２実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図26】本発明の第１３実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図27】本発明の第１４実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。
【図28】本発明の実施形態の情報媒体を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の第１実施形態から第１４実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。【0020】
また、以下に示す本実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。【0021】
［第１実施形態］図１は、本発明の偽造防止用光学素子の第１実施形態を説明するための模式図である。本実施形態の偽造防止用光学素子１は、図１に示すように、斜面２ａ、２ｂを含むレリーフ構造Ｒが形成された第一層２と、このレリーフ構造Ｒに接するように配置された第二層３と、第二層３の第一層とは反対側に設置された第三層６により構成される。第一層２と第二層３とは屈折率が異なる材料から構成される。また、偽造防止用光学素子１は、レリーフ構造Ｒが有する斜面２ａ、２ｂの傾斜角が異なる第１領域４と第２領域５を有する。
【0022】
また、第１実施形態では、レリーフ構造Ｒの凹部と第三層６とによって形成された閉空間内に大気が満たされている。第三層６は、第一層２とレリーフ構造Ｒの凹部が形成されていない個所で部分的に溶着または接合されている。第１領域４の斜面２ａの傾斜角度は全て一定になっている。また、第５領域における斜面２ｂの傾斜角度は全て一定となっている。なお、第一層２と第二層３の層間には金属反射層や高屈折蒸着膜は存在しない。
【0023】
第一層２の屈折率は第二層３の屈折率と比べて高く、第一層２の側から入射した光は、斜面２ａ、２ｂの垂線に対して臨界角以上の角度で入射した場合には全反射し、傾斜面の垂線に対して臨界角未満の角度で入射した場合には界面を透過して第二層３へ進入する。図２は、偽造防止用光学素子１の第１領域４に入射した光の光路を説明するための模式図である。なお、上記の通り、第１実施形態で生じる主たる光学現象は、第一層２と第二層３における臨界角に関連する全反射である。このため、第１実施形態では、以下の図面において簡略化のため第三層６を図示ししていない。
【0024】
図２においては、図１に示した第１領域４に対して第一層２の側から入射した光の光路について説明する。図２に示した入射角度範囲Ａ７は、第一層２と第二層３の屈折率から計算される臨界角未満の角度範囲を示している。入射角度範囲Ａ７で入射した光である入射光Ｐｉ１は、第一層２と第二層３との界面を通過し、第一層２と第二層３との間の屈折率比に応じて屈折し、透過光Ｐｔ１となる。一方、入射角度範囲Ａ７以外の角度で入射した光である入射光Ｐｉ２は、第一層２と第二層３との間の屈折率比から計算される臨界角以上の角度で入射する入射光であるために、第一層２と第二層３との界面で前反射して反射光Ｐｒ２となる。
【0025】
なお、全反射は、高屈折率から低屈折率の媒質に電磁波が進行する際にのみ生じる現象である。このため、第二層３側から入射する光では全反射の現象は生じない。例えば、第一層２を観察者側にして偽造防止用光学素子１を印刷物の上に置いた場合、特定の角度範囲では偽造防止用光学素子１が透明となり偽造防止用光学素子１の下にある印刷物が確認可能である。ただし、特定の角度範囲以外の角度範囲臨界角以上の角度範囲では、偽造防止用光学素子１が不透明である。このため、観察者は、偽造防止用光学素子１の下にある印刷物を確認することができない。
【0026】
一方、第二層３を観察者側にして偽造防止用光学素子１を印刷物の上においた場合、偽造防止用光学素子１は、どの角度範囲でも透明である。このため、観察者は、偽造防止用光学素子１の下にある印刷物をどの角度でも確認可能である。上記のとおり、第１実施形態は、臨界角による全反射の特性を利用して観察角度によって偽造防止用光学素子１の透明性を変化させることが可能である。また、第１実施形態は、同様の特性によって偽造防止用光学素子１の表裏で異なる光学効果を得ることが可能となる。
【0027】
図３は、偽造防止用光学素子１の第２領域５に対して第一層２の側から入射した光の光路を説明するための模式図である。図中に示した入射角度範囲Ａ９は、第一層２と第二層３の屈折率比から計算される臨界角未満の角度範囲を示している。ここで、第二層３の材質は第１領域４、第２領域５で共通であることから、図２に示した入射角度範囲Ａ７と図３に示した入射角度範囲Ａ９は同じ角度である。しかし、斜面２ａ、２ｂの傾斜角度が第１領域４と第２領域５とで異なることから、偽造防止用光学素子１に対して第一層２の側から入射する光は、その入射角度によって下記の（１）から（３）の３つの現象を生じる。【0028】
（１）特定の入射角において、第１領域４では光を透過するが、第２領域５では全反射する。（２）特定の入射角において、第１領域４と第２領域５の両方で全反射する。
（３）特定の入射角において、第１領域４と第２領域５の両方で透過する。
本実施形態では、上記の現象を生じる特定の入射角度を各領域の設計で調節する。
【0029】
例えば「斜面の傾斜角度」、「第一層の屈折率」、「第二層の屈折率」を変化させることによって、上記（１）から（３）の現象を生じる入射角度を調節することが可能であり、様々な絵柄や光学効果を作ることが可能となる。図４は、臨界角を説明するための模式図である。図４に示した媒質ｉと媒質ｔは水平界面を有しており、媒質ｉの屈折率はｎｉ、媒質ｔの屈折率はｎｔである。臨界角θｃはスネルの法則と屈折率の定義から、下記の式（１）で求められる。
【0030】
ｓｉｎθｃ＝ｎｔ／ｎｉ …式（１）臨界角θｃで媒質ｔに入射する入射光Ｐｉ５は、屈折角θｔ＝９０°の方向で媒質ｉと媒質ｔの界面方向に向かう屈折光Ｐｆ５となる。臨界角θｃよりも大きい角度で入射した入射光Ｐｉ６は、全反射して反射光Ｐｒ６となる。また、図示しないが、臨界角θｃよりも小さい角度で入射した光は、スネルの法則に従った屈折角で屈折して媒質ｉと媒質ｔとの界面を透過する。
【0031】
実際の反射光の強度は、入射角によって徐々に変化する。入射角が増大して臨界角θｃに近づくと、媒質ｔを透過する屈折波の成分は水面に近づくと同時にだんだん弱くなっていく。そして反射波の強度は次第に強くなり、入射角が臨界角を越えたときには全ての入射が全反射となる。全反射した光は、実際にはさらにレリーフ構造Ｒや層の表面によって反射、透過、屈折を繰り返して徐々に弱くなる。第１実施形態では、単純に全反射と記載するが、その意味はレリーフ構造Ｒの界面での全反射、その後の反射、透過、屈折、散乱の少なくとも１つによって光が弱くなることを意味する。ここで、多重の反射、透過、屈折は複数方向への光の散乱と捉えることができ、これを目的にレリーフ構造Ｒを設計してもよい。
【0032】
前記した式（１）から明白であるが、臨界角以上の入射角が全反射するためには、ｎｔ＜ｎｉが必要条件となる。つまり、屈折率の異なる二つの媒質ｉと媒質ｔとの界面では、屈折率の高い側から入射した光は臨界角以上で入射したときに全反射する。屈折率の低い側から入射する光は臨界角による全反射をすることがない。第１実施形態では、この現象を応用して、光の入射角度で決まる透過領域と不透過領域によるパターンを得ることや、偽造防止用光学素子の表裏で異なる光学現象を得ることを可能とした。
【0033】
より具体的には、図５に示す光路を想定する。観察点Ｖｐ１から観察した場合、入射角θａで偽造防止用光学素子１に入射する入射光Ｐｉａは、空気と第一層２との界面において屈折角θｂで屈折して屈折光Ｐｆｂとなる。屈折光Ｐｆｂは、その後、斜面２ａに対して入射角θｆで入射する。入射角θｆが臨界角未満であれば屈折光Ｐｆ１となり透過し、入射角θｆが臨界角であれば屈折光Ｐｆ２となる。また、入射角θｆが臨界角よりも大きい場合、全反射光Ｐｒ２となる。なお、前述のとおり臨界角は界面を挟む２つの層の屈折率の比によって決定する。【0034】
第１実施形態では、任意の観察点Ｖｐ１において入射角θｆで入射した光が全反射する第１領域と、屈折、透過する第２領域との２つの領域を設けることによって、文字及び図形の少なくとも一方を表す図形を形成することができる。即ち、第１実施形態は、予め決められている文字及び図形の少なくとも一方を含むパターンに合わせて第１領域４と第２領域５の範囲や配置を決定する。そして、特定の角度で入射光が第１領域４及び第２領域５に入射したとき、偽造防止用光学素子１上にパターンが表示される。第１実施形態では、第１領域４及び第２領域５をパターンに合わせて形成することにより、所望のパターンを偽造防止用光学素子１にパターニングすることが可能である。さらに、第１実施形態は、観察点が徐々に変化することによって入射角θａが徐々に変化することによってパターンを徐々に変化させることも可能である。【0035】
また、第１実施形態は、第１領域４の斜面２ａへの入射角と、第一層２と第二層３の屈折率比、及び第一層２と第二層３の屈折率比から得られる臨界角を用いて、第１領域４、第２領域５の必要条件が表せる。具体的には、傾斜角θ１の斜面２ａにおいて全反射する第１領域の入射角θｆ１と、傾斜角θ２の斜面２ｂにおいて屈折し、透過する第２領域５への入射角θｆ２は、下記の式（２）で表される。
【0036】
θｆ１≧ａｒｃｓｉｎＮ２／Ｎ１＞θｆ２ …式（２）ここで、第一層の屈折率：Ｎ１、第二層の屈折率：Ｎ２である。
また、第１領域４と第２領域５とで、第一層２と第二層３の屈折率が異なる場合、第１領域の入射角θｆ１と、第２領域５への入射角θｆ２は、下記の式（３−１）、式（３−２）で表される。
【0037】
θｆ１≧ａｒｃｓｉｎＮ２／Ｎ１ …式（３−１）ａｒｃｓｉｎＮ４／Ｎ３＞θｆ２ …式（３−２）
ここで、第１領域４における、第一層の屈折率：Ｎ１、第二層の屈折率：Ｎ２
第２領域における、第一層の屈折率：Ｎ３、第二層の屈折率：Ｎ４である。
図６は、例えば立体的な視差画像が生じる場合の光路を想定した図である。観察者が観察点ＶｐＬにおいて例えば左目で観察した場合、入射角θ４で入射する入射光ＰｉＬａは、空気と第一層２との界面において屈折角θ５で屈折し、屈折光ＰｆＬｂとなる。その後、屈折光ＰｆＬｂは、斜面２ａに対して入射角θ６で入射する。入射角θ６が臨界角未満であれば透過し、入射角θ６が臨界角より大きければ全反射する。
【0038】
また、観察点ＶｐＲにおいて観察者が例えば右目で観察した場合、入射光ＰｉＲａは、入射角θ４で第一層２に入射する。入射光ＰｉＲａは、空気と第一層２との界面において屈折角θ５で屈折し、屈折光ＰｆＲｂとなる。その後、屈折光ＰｆＲｂは、斜面２ａに対して入射角θ７で入射する。屈折光ＰｆＲｂは、入射角θ７が臨界角未満であれば透過し、入射角θ７が臨界角より大きければ全反射する。なお、角度θ８は輻輳角である。
【0039】
以上説明したように、第１実施形態は、少なくとも、入射角θ６で入射する光、入射角θ７で入射する光のどちらか一方が全反射し、他方が透過する領域をつくることで、視差画像を得ることが可能である。上記した視差を生じる領域の必要条件は、偽造防止用光学素子１の第一層２の表面（以下、「素子平面」と記す）に対する図１に示したレリーフ構造Ｒの斜面２ａの傾斜角θ、輻輳角で入射した光の屈折角θ５、第一層２の屈折率Ｎ１、第二層３の屈折率Ｎ２で表せる。具体的には、必要条件は、第一層２に対して輻輳角θ８で入射した光の屈折角θ５の値と、素子平面に対する斜面２ａの傾斜角θの値との大小によって３つに場合分けされ、下記の式（４）から式（６）で表される。
【0040】
θ＞θ５ において、θ＋θ５≧ａｒｃｓｉｎＮ２／Ｎ１＞θ−θ５ …式（４）
θ＝θ５において、
２×θ５≧ａｒｃｓｉｎＮ２／Ｎ１ …式（５）
θ＜θ５において、
θ＋θ５≧ａｒｃｓｉｎＮ２／Ｎ１＞θ５−θ …式（６）
上記式（４）から式（６）において、第一層の屈折率：Ｎ１、第二層の屈折率：Ｎ２
素子平面に対するレリーフ構造Ｒの斜面２ａの傾斜角：θ
輻輳角で入射した光の屈折角：θ５である。
【0041】
また、屈折角θ５は、下記の式（７）で表される。θ５＝ａｒｃｓｉｎ〔ｓｉｎθ８／２／Ｎ１〕
＝ａｒｃｓｉｎ〔ｓｉｎθ４／Ｎ１〕 …式（７）
ここで、輻輳角：θ８、第一層の屈折率：Ｎ１である。
上記の式（４）から式（７）を全て満たすことで、第１実施形態は、左右視差を生じる領域が得られ、これを利用することによって、視差画像による立体表現が可能である。
【0042】
第１実施形態で得られる立体像は、透過領域、又は全反射領域によって構成される。特に、透過領域で立体像を作成した場合には、透明で立体的な像を作成することが可能である。また、第１実施形態は、下地に着色層を設けることによって、立体像を着色することが可能であるために意匠性に優れ、既存の体積ホログラム、計算ホログラム等と比べ優位である。【0043】
また、第１実施形態は、下地に機械検知可能なセキュリティーインク、例えば蛍光や蓄光、コレステリック液晶や磁性インク等の層を設けることで、機械検知可能な立体像を作成することも可能である。このような応用により、第１実施形態は、更に偽造防止効果が高い偽造防止用光学素子を提供することができる。さらに、第１実施形態は、透過領域で立体像を作成し、立体像を挟んでモアレを生じる２層を設けると、透過性の立体像でのみモアレが生じ、あたかも立体像に対してモアレの柄を立体的に貼り付けたような効果が得られる。モアレを生じる２層は光学素子をスペーサーとして干渉するため、観察角度によって異なる柄が生じ、このような効果により更に立体感が増す。
【0044】
［第２実施形態］図７（ａ）、図７（ｂ）は、第２実施形態の偽造防止用光学素子を説明するための模式図である。図７（ａ）は第２実施形態の偽造防止用光学素子１０の正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した線分Ｂ１−Ｂ１に沿う偽造防止用光学素子１０の断面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）に示した偽造防止用光学素子１０は、第１実施形態の偽造防止用光学素子１よりも複雑に領域が分割された例である。偽造防止用光学素子１０では、第１領域のレリーフ構造Ｒの斜面の傾斜角が一つの軸に対して変化している。
【0045】
図８（ａ）から図８（ｆ）は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示した各領域における臨界角を説明するための模式図である。図８は、界面Ｓ１から界面Ｓ５における臨界角を、図８（ｂ）から図８（ｆ）に示す。角度範囲Ａ３は臨界角未満の角度領域を示し、この角度で入射した光は、角度範囲Ａ４の範囲で屈折して第二層３側へ透過する。偽造防止用光学素子１０に対して垂直で入射した光は、界面Ｓ１と界面Ｓ５において全反射し、界面Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４においては透過する。光が透過する界面は、入射光の入射角度の変化に応じて変化する。【0046】
図９（ａ）から図９（ｆ）は、図７に示した偽造防止用光学素子による効果を説明するための模式図である。図９（ａ）から図９（ｃ）は、観察者が偽造防止用光学素子１０を観察する角度を示した図であり、図１９（ｄ）から図１９（ｆ）は、そのときの偽造防止用光学素子１０の見え方を示している。第２実施形態の偽造防止用光学素子は、第一層２の側から観察点を固定して観察した場合、偽造防止用光学素子１０を図９（ａ）から順に図９（ｃ）まで傾けて観察すると、図９（ｄ）から図９（ｆ）のように透明な棒が上下に動いているように見える。【0047】
ここで、図９（ｄ）から図９（ｆ）に図示されているのは、透過パターン１６と全反射パターン１７である。透過パターン１６は、所定の入射角で入射した入射光が透過されるようにレリーフ構造Ｒの斜面の傾斜角が設定された領域である。全反射パターン１７は、透過パターン１６を透過する入射角で入射した入射光が全反射されるようにレリーフ構造Ｒの斜面の傾斜角が設定された領域である。実際の偽造防止用光学素子１０では、傾斜角が異なる多数の領域があるために、偽造防止用光学素子１０を傾けるにつれて滑らかにパターンが動くように見えるという効果が得られる。また、前述した、光の入射角度が臨界角付近に近くなるほど反射率が徐々に高くなる現象から、透過パターン１６は端部ほど反射率が高くなり、図９（ｄ）から図９（ｆ）の様にややグラデーションがかかったパターンとなる。透過率のグラデーションによって、透過パターン１６で描かれた「透明な棒」は立体感がある様に観察される。
【0048】
［第３実施形態］図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、第３実施形態の偽造防止用光学素子２０を説明するための模式図である。図１０（ａ）は偽造防止用光学素子２０の正面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中に示した線分Ｂ２−Ｂ２に沿う断面図である。偽造防止用光学素子２０は、図１０（ａ）に示すように、第１実施形態の偽造防止用光学素子１や第２実施形態の偽造防止用光学素子１０よりもさらに複雑に領域が分割された構成である。即ち、偽造防止用光学素子２０は、レリーフ構造Ｒの傾斜角が同心円状に変化している構成をとっている。
【0049】
なお、図１０（ａ）では、偽造防止用光学素子２０がフレネルレンズの様に描かれているが、第３実施形態は臨界角を利用するために焦点を有するレンズ形状等の構造は必須としない。図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、図１０に示した偽造防止用光学素子２０による効果を説明するための模式図である。図１１（ａ）は偽造防止用光学素子２０に対する観察角度を示しており、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に対応する観察像である。図１１（ｂ）に示した観察像は、偽造防止用光学素子１０と同様に透過パターン１６と全反射パターン１７によって構成されている。
【0050】
前述した、光の入射角度が臨界角付近に近くなるほど反射率が徐々に高くなる現象から、図１１（ａ）に示すように、透過パターン１６は端部ほど反射率が高くなり、円状に形成される透過パターン１６の端部は、ややグラデーションがかかったパターンとなる。この透過率のグラデーションによって、透明な円は立体感のある球体の様に観察される。加えて、この球体は観察角度によって動いて見える。ここで、偽造防止用光学素子２０に対して垂直な観察角度Ｖｐｅに対し、観察角度Ｖｐａ、Ｖｐｂ、Ｖｐｃ、Ｖｐｄでは、観察者には透過領域による球体の位置が変化するように見える。第３実施形態は、このように観察角度を変化させることによってあたかも立体感のある球が動いているかのように見え、更なる立体効果を生じることができる。
【0051】
［第４実施形態］図１２（ａ）から図１２（ｃ）は、第４実施形態の偽造防止用光学素子２５を説明するための模式図である。第４実施形態の偽造防止用光学素子２５は、図１２に示すように、４５°に傾斜した斜面２ａを有する鋸刃状のレリーフ構造Ｒを挟んで、屈折率が１．５０である第一層２３と、屈折率が１．７０である第一層２４と屈折率が１．００の空気である第二層２２が配置されている。第一層２３と第二層２２が接する界面Ｓ６と、第一層２４と第二層２２が接する界面Ｓ７における臨界角は、前記した式（１）によって算出することができる。
【0052】
第４実施形態では、界面Ｓ６の臨界角は４１．８°であり、図１２（ｂ）のとおりである。また。界面Ｓ７の臨界角は３６．０°であり図１２（ｃ）のとおりである。このように、同じレリーフ構造Ｒであっても第一層の屈折率と第二層の屈折率との比率によって、臨界角を変化させることができる。図１３（ａ）から図１３（ｊ）は、図１２に示した偽造防止用光学素子２５によるフラッシュ効果を説明するための模式図である。図１３（ａ）から図１３（ｅ）は、観察者が偽造防止用光学素子２５を観察する角度を示した図であり、図１３（ｆ）から図１３（ｊ）は、そのときの偽造防止用光学素子２５の見え方を示している。第４実施形態の偽造防止用光学素子２５は、図１３（ｉ）のように透過パターン２６と全反射パターン２７とによってパターンが形成されている。図１２（ｂ）、図１２（ｃ）を比較してわかるとおり、界面Ｓ６では透過し、界面Ｓ７では全反射する入射角度が５．８°のみ存在する。これ以外の入射角では、偽造防止用光学素子２５の全面において光が透過するか、全面において光が全反射する。
【0053】
観察者は、図１３（ａ）に示す状態から図１３（ｅ）に示す状態まで偽造防止用光学素子２５を傾斜させながら観察する。このとき、偽造防止用光学素子２５の角度に対応して図１３（ｆ）から図１３（ｊ）に示すパターンが観察される。つまり、第４実施形態では、図１３（ｄ）に示す状態のときだけ１５°の入射角領域だけで太陽を示す全反射パターン２７が出現することになる。このような偽造防止用光学素子２５では、わずかな観察角度でのみ確認可能な隠しパターンをフラッシュの様に出現させることが可能となる。隠しパターンをフラッシュの様に出現させる光学効果は、偽造防止効果が高いものといえる。【0054】
［第５実施形態］図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、第５実施形態の偽造防止用光学素子３０を説明するための模式図である。図１４（ａ）は偽造防止用光学素子３０の正面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）中に示した線分Ｂ３−Ｂ３に沿う断面図である。
偽造防止用光学素子３０は、図１４（ａ）に示したように、第一層３３、第一層３４、及び第一層３５を同心円状に配置して構成されている。
【0055】
また、偽造防止用光学素子３０は、図１４（ｂ）に示したように、断面が４５°の鋸刃形状のレリーフ構造Ｒで形成された、屈折率１．６９の第一層３３、屈折率１．５の第一層３４、屈折率１．４の第一層３５で形成されている。なお、偽造防止用光学素子３０における第二層は、屈折率１．０の媒質である空気である。図１４（ｂ）では、第三層の図示を省略している。【0056】
第５実施形態では、第一層３３、第一層３４及び第一層３５に対応する偽造防止用光学素子３０の各領域が個別の領域を構成する。図１５（ａ）から図１５（ｃ）は、図１４（ｂ）に示した第一層３３、第一層３４及び第一層３５に対応する各領域における臨界角を説明するための模式図である。図１５（ｂ）中に示した第一層３３と空気の界面である界面Ｓ９の臨界角は３６．３°である。また、図１５（ｃ）中に示した第一層３３と空気の界面である界面Ｓ１０の臨界角は４１．８°、図１５（ｄ）中に示した第一層３３と空気の界面である界面Ｓ１１の臨界角は４５．６°である。各臨界角は、前記した式（１）によって求められる。
【0057】
図１５（ｂ）から図１５（ｄ）を比較すると、偽造防止用光学素子３０に対して垂直に入射した光は偽造防止用光学素子３０を透過する。また、透過光は入射角が大きくなるにつれて大きくなり、界面Ｓ１１、界面Ｓ１０及び界面Ｓ９の透過光がこの順で大きくなっている。図１６（ａ）から図１６（ｆ）は、図１４に示した偽造防止用光学素子３０のムービング効果を説明するための模式図である。図１６（ａ）から図１６（ｃ）は、観察者が偽造防止用光学素子３０を観察する角度を示した図であり、図１６（ｄ）から図１９（ｆ）は、そのときの偽造防止用光学素子３０の見え方を示している。偽造防止用光学素子３０には、透過パターン１６と全反射パターン１７によってパターンが形成されている。図１６（ａ）から図１６（ｃ）に示すように、偽造防止用光学素子３０に対する観察角度を変化させることにより、第５実施形態では、図１６（ｄ）から図１６（ｆ）に示したように、透過パターン１６が観察角度の変化に応じて徐々に大きくなり、動画のようなムービング効果を生じる。
【0058】
［第６実施形態］図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、第６実施形態の偽造防止用光学素子４０を説明するための模式図である。図１７（ａ）は偽造防止用光学素子４０の正面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）中に示した線分Ｂ４−Ｂ４に沿う断面図である。第６実施形態の偽造防止用光学素子４０は、図１７（ｂ）のように、中心からレリーフ構造Ｒの鋸刃が対象に形成されている。
【0059】
図１８（ａ）から図１８（ｆ）は、図１７に示した偽造防止用光学素子４０の各領域における効果を説明するための模式図である。図１８（ａ）から図１８（ｃ）は、観察者が偽造防止用光学素子４０を観察する角度を示した図であり、図１８（ｄ）から図１９（ｆ）は、そのときの偽造防止用光学素子４０の見え方を示している。図１８（ａ）から図１８（ｃ）に示すように、偽造防止用光学素子４０に対する観察角度を変化させることにより、第６実施形態では、レリーフ構造Ｒの傾斜角の向きが中心を境に反転しているため、図１８（ｄ）から図１８（ｆ）に示したように、透過パターン１６が半分しか見えない観察角が生じる。つまり、第６実施形態では、偽造防止用光学素子４０を垂直方向から観察すると透過パターン１６と全反射パターン１７による円が観察される。しかし、偽造防止用光学素子４０を斜めから観察すると、透過パターン１６の円が大きくなり、同時にパターンの中心を境に半分が全反射パターン１７となる。【0060】
図１９（ａ）から図１９（ｊ）は、図１７に示した偽造防止用光学素子４０によるムービング効果を示す模式図である。図１９（ａ）から図１９（ｅ）は、観察者が偽造防止用光学素子４０を観察する角度を示した図であり、図１９（ｆ）から図１９（ｊ）は、そのときの偽造防止用光学素子４０の見え方を示している。第６実施形態では、観察者が偽造防止用光学素子４０を図１９（ｃ）に示した角度で観察すると、図１９（ｈ）のように、透過パターン１６が全反射パターン１７中に円形形状として観察される。第６実施形態では、図１９（ａ）の状態から図１９（ｅ）の状態まで偽造防止用光学素子４０の傾斜を変化させながら観察すると、対応して図１９（ｆ）から図１９（ｊ）に示すようにパターンの変化が観察される。【0061】
「第７実施形態」図２０は、本発明の第７実施形態に係る偽造防止用光学素子４５を説明するための模式図である。第７実施形態の偽造防止用光学素子４５は、図２０に示すように、図１に示した偽造防止用光学素子１の第二層３の第一層２とは反対側に、印字層または着色層からなる背景層４１を設けたものである。
【0062】
第一層２と第二層３における入射角度と全反射及び透過の関係は、レリーフ構造Ｒの傾斜角の異なる第１領域４と第２領域５とで異なっている。このため、偽造防止用光学素子４５を特定の角度で傾けた場合、第１領域４でのみ背景層４１が視認可能となる。ここでの背景層とは、後述の印字層、着色層である。印字層は紙やプラスチック等の基材に印刷されたものでもよく、印刷方法はインクジェット法、転写法、レーザーエングレーブ法等の公知の方法でよい。【0063】
［第８実施形態］図２１は、第８実施形態の偽造防止用光学素子５０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子５０は、図２１に示したように、第一層２の側に構造色層５１を備え、第二層３側に電磁波吸収層５２を備えている。
第一層２と第二層３における入射角度による全反射及び透過の関係は、レリーフ構造Ｒの斜面の傾斜角の異なる第１領域４と第２領域５とでは異なっている。このため、偽造防止用光学素子５０を特定の角度で傾けた場合、第１領域４でのみ光が透過する。このような場合、構造色層５１を透過した特定の波長領域の光が電磁波吸収層５２によって吸収される。第８実施形態の構造色層５１は、例えば多層干渉膜や干渉パールインクの塗膜、コレステリック液晶等のほか、サブ波長深さの矩形構造による干渉構造でもよい。
【0064】
上記の構造色層５１の構造は、回折、干渉及び散乱等によって特定波長領域の可視光を散乱して構造色を生じる。構造色層５１には、入射角と観察角度の組み合わせによって色調が変化するものや、広い観察角度で特定色を生じるものがある。構造色層５１は、散乱する波長領域以外の波長領域のほとんどの光を透過させるため、透過した光を電磁波吸収層５２が吸収することによって、構造色の光と透過光とが混合して構造色の色が白くなることを防止できる。【0065】
つまり、第８実施形態において、構造色層５１による鮮やかな色変化や固定色を得るためには、電磁波吸収層５２が必要となる。電磁波吸収層５２は、顔料や染料等の色材を用いるものでもよく、典型的なものとしては黒色顔料であるカーボンが使用される。しかし電磁波吸収層５２としては、色材以外でも電磁波を吸収する特性を有するものであれば使用することができる。たとえば反射防止構造等で利用されるモスアイ構造は、そのレリーフ構造に反射層を設けることによって電磁波吸収の効果を生じることが知られている。このような構造を電磁波吸収層５２として利用してもよい。【0066】
［第９実施形態］図２２は、第９実施形態の偽造防止用光学素子６０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子６０は、図２２に示すように、第二層３側に構造色層６１及び電磁波吸収層６２を備えている。第一層２及び第二層３における入射角度と全反射及び透過の関係は、レリーフ構造Ｒの傾斜角が異なる第１領域４と第２領域５とで異っている。このため、偽造防止用光学素子６０を特定の角度に傾けた場合、第１領域４でのみ構造色層６１と電磁波吸収層６２の積層による、鮮やかな色変化や固定色が視認可能となる。
【0067】
［第１０実施形態］図２３は、第１０実施形態の偽造防止用光学素子７０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子７０は、図２３に示すように、偽造防止用光学素子７１と偽造防止用光学素子７２を積層した構成となっている。偽造防止用光学素子７１、偽造防止用光学素子７２は、いずれも第一層２と第二層３により構成されている。また、図２３に示した構成では、偽造防止用光学素子７１のレリーフ構造Ｒ１の斜面と偽造防止用光学素子７２のレリーフ構造Ｒ２の斜面の傾斜角度が異なっている。
【0068】
偽造防止用光学素子７１に入射され、透過した透過光は、偽造防止用光学素子７２においては入射角に依存して一部の領域において全反射され、他の領域において透過される。図２３に示した偽造防止用光学素子を積層する構成は、より複雑で精細な光学効果が実現できるために高い偽造防止効果を得ることができる。なお、第１０実施形態では、偽造防止用光学素子７１と偽造防止用光学素子７２とが積層される部分は一部であってもよい。
また、第１０実施形態にあっても、図２０から図２２に示したように、印字層や着色層、構造色層及び電磁波吸収層を設けて偽造防止用光学素子７０を修飾してよい。
【0069】
［第１１実施形態］図２４は、第１１実施形態の偽造防止用光学素子８０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子８０は、図２４に示すように、偽造防止用光学素子８１と偽造防止用光学素子８２を積層した構成となっている。偽造防止用光学素子８１、偽造防止用光学素子８２は、いずれも第一層２と第二層３により構成されている。
【0070】
偽造防止用光学素子８１のレリーフ構造Ｒ３と偽造防止用光学素子８２のレリーフ構造Ｒ４は、ともに周期構造を有するレリーフ構造になっており、その周期が異なるためにモアレを生じる。モアレを生じるためには周期の差が３％〜２０％程度あればよい。第１１実施形態では、偽造防止用光学素子８１及び偽造防止用光学素子８２の両方を光が透過した領域でのみモアレを生じることになる。このため、第１１実施形態は、観察者にモアレの任意パターンが動いているという感覚を与えることが可能であり、このような点は偽造防止用光学素子のパターンに立体感を付与することに有効である。
なお、第１１実施形態でも、偽造防止用光学素子８１、８２が積層される部分は一部であってもよい。また、第１１実施形態においても、図２０から図２２のように、印字層や着色層、構造色層及び電磁波吸収層を設けて偽造防止用光学素子８０を修飾してよい。
【0071】
［第１２実施形態］図２５は、第１２実施形態の偽造防止用光学素子９０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子９０は、図２５に示すように、第一層２と第二層３とにより構成される偽造防止用光学素子９１と周期構造９２とを積層した構成を有している。偽造防止用光学素子９１と周期構造９２は、ともに周期構造を有する構造であり、その周期が異なるためにモアレを生じる。モアレを生じるためには、偽造防止用光学素子９１と周期構造９２との周期の差が５％〜１５％程度あればよい。
【0072】
第１２実施形態では、光が偽造防止用光学素子９１を透過した領域でのみモアレを生じることになる。このため、第１２実施形態は、観察者に対してモアレの任意パターンが動くような印象を与えることが可能であり、このような効果は偽造防止用光学素子のパターンに立体感を付与することに有効である。周期構造９２は、印刷によるパターンの他、金属をエッチングして形成されるパターンや、回折や干渉、吸収の効果を有する構造色層をパターニングしてもよい。【0073】
第１２実施形態では、図２５に示した周期構造９２を、周期性印刷パターン９３と、印刷基材９４で構成した。なお、第１２実施形態にあっても、偽造防止用光学素子９１と周期構造９２とが積層される部分は一部であってよい。また、第１２実施形態においても、図２０から図２２のように、印字層や着色層、構造色層及び電磁波吸収層を設け、偽造防止用光学素子９０を修飾してよい。【0074】
［第１３実施形態］図２６は、第１３実施形態の偽造防止用光学素子１００を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子１００は、図２６に示すように、第３領域１０４と第４領域１０５とにおいて、第一層２と第二層３との上下の関係が逆になっている。
このような第１３実施形態では、第３領域１０４、第４領域１０５のいずれにおいても第一層２側からの観察によって、入射角に依存した全反射と透過によって生じるパターンを確認することができ、かつ、第二層３側からの観察によっては全反射が観察されないようになる。
【0075】
つまり、第１３実施形態は、偽造防止用光学素子１００を一方の面（表面）から見たとき、第３領域１０４、第４領域１０５のどちらかで入射角に依存した全反射と透過によるパターンを確認することができる。一方、偽造防止用光学素子１００を裏面から見た場合には、表面から見た場合にパターンを確認した領域と異なる領域で入射角に依存した全反射と透過によるパターンを確認することができる。なお、偽造防止用光学素子１００には、前述の印字層や着色層、構造色層及び電磁波吸収層を設けるほか、前述した偽造防止用光学素子と積層することや、モアレを生じる層を積層することができる。
【0076】
［第１４実施形態］図２７は、第１４実施形態の偽造防止用光学素子１１０を説明するための模式図である。偽造防止用光学素子１１０は、図２７に示すように、第５領域１１４と第６領域１１６とにおいて第一層２と第二層３の上下の関係が逆になっている。さらに、偽造防止用光学素子１１０は、第一層２によってレリーフ構造Ｒが解消されている第７領域１１５、第二層３によってレリーフ構造Ｒが解消されている第８領域１１７を有している。
【0077】
図２７に示した構成では、偽造防止用光学素子１１０を表面から見たとき、第５領域１１４及び第６領域１１６のどちらかで入射角に依存した全反射と透過によるパターンを確認することができる。また、偽造防止用光学素子１１０を裏面から見た場合には、偽造防止用光学素子１１０を表面から見た場合にパターンを確認した領域と異なる領域で入射角に依存した全反射と透過によるパターンを確認することができる。【0078】
さらに、第１４実施形態によれば、レリーフ構造Ｒが解消された第７領域１１５、第８領域１１７に、全反射や屈折の無い透過領域を設けることができる。なお、第１４実施形態においても、偽造防止用光学素子１１０に印字層や着色層、構造色層及び電磁波吸収層を設ける他、他の偽造防止用光学素子と積層することや、第８領域１１７にモアレを生じる層を積層することもできる。
次に、以上説明した本実施形態（以下、単に「本実施形態」と記す）の偽造防止用光学素子に採用可能な、レリーフ構造の製法、各層の材質について詳細に説明する。
【0079】
［レリーフ構造］レリーフ構造Ｒを連続的に大量複製するための代表的な手法としては、熱エンボス法、キャスト法、フォトポリマー法等がある。このような手法のうち、特にフォトポリマー法の２Ｐ法や感光性樹脂法では、放射線硬化性樹脂をレリーフ型微細凹凸パターンの複製用型と平担な基材プラスチックフィルム等との間に流し込み、放射線で硬化させた後、この硬化膜を基板ごと複製用型から剥離する。このような方法によれば、高精細な微細凹凸パターンを有するレリーフ構造Ｒを得ることが出来る。また、このような方法によって得られたレリーフ構造Ｒは、熱可塑性樹脂を使用するプレス法やキャスト法に比べて凹凸パターンの成形精度が高く、耐熱性や耐薬品性に優れる。また、更に新しいレリーフ構造Ｒの製造方法としては、常温で固体状若しくは高粘度状の光硬化性樹脂を使用して成形を行う方法や、離型材料を添加する方法もある。
【0080】
本実施形態では、第一層の材料でレリーフ構造Ｒを作成した後、レリーフ構造Ｒを埋めるように第二層３材料をレリーフ構造Ｒに塗布してもよい。また、例えば空気のような気体層や液体層でレリーフ構造Ｒを構成する場合には、レリーフ構造Ｒを作製した後、レリーフ構造Ｒの凹部を埋めないように第三層６の材料で気体層をラミネートする。さらに、本実施形態では、このような方法の他、レリーフ構造Ｒの界面を介して気体層や液体層を内包できる方法であれば、どのような方法によってレリーフ構造Ｒを製造してもよい。【0081】
また、本実施形態では、第一層２をフィルムや紙の支持体上に塗布して一時的に設けた後に、レリーフ構造Ｒを成型してもよい。さらには、第一層２を構成する樹脂材料を押し出しエンボス機を用い、レリーフ構造Ｒの金型の上に溶融樹脂を押し出した後にフィルム状に成型し、レリーフ構造Ｒを有するフィルム状の第一層２を作製してもよい。【0082】
［第一層］微細な凹凸が形成される第一層２に使用される材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂や、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加、架橋したウレタン樹脂や、メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂を単独もしくはこれらを複合して使用できる。また、上記以外のものであっても、微細な凹凸を形成可能な材料であれば適宜使用することができる
【0083】
第一層２にレリーフ構造Ｒを付与する方法には、フォトポリマー法が利用できる。この場合の第一層２の材料としては、エチレン性不飽和結合、またはエチレン製不飽和基をもつモノマー、オリゴマー、ポリマー等を使用することができる。モノマーとしては、例えば、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられる。ポリマーとしては、ウレタン変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂が挙げられる。ただし、本実施形態は、第一層２の材料をこのような部材に限定するものではない。【0084】
また、第一層２の製造に光カチオン重合を利用する場合には、第一層２の材料に、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー、オキセタン骨格含有化合物、ビニルエーテル類を使用することができる。また、上記の電離放射線硬化性樹脂を紫外線等の光によって硬化させる場合には、光重合開始剤を添加することができる。光重合開始剤としては、樹脂に応じて、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、その併用型ハイブリッド型の添加剤を選定することができる。【0085】
さらに、第一層２の材料としては、エチレン性不飽和結合、またはエチレン製不飽和基をもつモノマー、オリゴマー、ポリマー等を混合して使用することができる。さらに、本実施形態では、これらに予め反応基を設けておき、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、有機チタネート架橋材、有機ジルコニウム架橋剤、有機アルミネート等で互いに架橋することや、これらに予め反応基を設けておき、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、有機チタネート架橋材、有機ジルコニウム架橋剤、有機アルミネート等で、その他の樹脂骨格と架橋することも可能である。この様な方法であれば、エチレン性不飽和結合、またはエチレン製不飽和基をもつポリマーであって、常温で固形で存在し、タックが少ない為に、成形性がよく原版汚れの少ないポリマーを得ることも可能である。【0086】
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル等のベンゾイン系化合物、アントラキノン、メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−アミノアセトフェノン、２−メチル−１−４−メチルチオフェニル−２−モルホリノプロパン−１−オン等のフェニルケトン系化合物、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、アシルホスフィンオキサイド、ミヒラーズケトン等を挙げることができる。【0087】
光カチオン重合可能な化合物を使用する場合の光カチオン重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ホスホニウム塩、混合配位子金属塩等を使用することができる。光ラジカル重合と光カチオン重合を併用する、いわゆるハイブリッド型材料の場合、それぞれの重合開始剤を混合して使用することができ、また、一種の開始剤で双方の重合を開始させる機能をもつ芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩等を使用することができる。【0088】
放射線硬化性樹脂に対する光重合開始剤の配合は、材料によって適宜処方すればよいが、一般に光重合開始剤は、放射線硬化性樹脂の０．１質量％から１５質量％程度配合される。樹脂組成物には、さらに、放射線硬化性樹脂には、光重合開始剤と組み合わせて増感色素を添加してもよい。また、必要に応じて、放射線硬化性樹脂に、染料、顔料、各種添加剤重合禁止剤、レベリング剤、消泡剤、タレ止め剤、付着向上剤、塗面改質剤、可塑剤、含窒素化合物等、架橋剤として例えばエポキシ樹脂等を添加してもよく、また、成形性向上のために非反応性の樹脂に前述の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を添加してもよい。【0089】
また、第一層２の材料は、第一層２の成型が可能であり、ある程度の流動性を有すること、及び成型後の塗膜が、所望する耐熱性や耐薬品性が得られることを考慮して選択される。本実施形態では、第一層２の屈折率及び第二層３の屈折率が重要となる。第一層２は無機材料、有機材料、有機無機複合材料、これら材料の層の積層構造であってもよい。また、第一層２が有機材料であって屈折率を調節する際には、有機材料に無機微粒子、有機微粒子、有機無機複合微粒子、中空粒子を添加してもよい。このとき、本実施形態は、微粒子表面に官能基を設けて分散性や膜強度を改善することが可能である。また、微粒子の分散性を改善するための分散剤や界面活性剤を添加することや、膜強度を改善するために架橋剤を添加してもよい。
【0090】
［第二層の材料］第二層３に使用される材料としては、液体や空気等の気体が挙げられる。しかし、本実施形態の第二層３の材料は、この限りでなく、第一層２よりも屈折率が小さい常温気体物質であれば構わない。ここでの常温とは、実使用環境である０℃から５０℃を意味する。
【0091】
［レリーフ構造］本実施形態のレリーフ構造Ｒは、第一層２と第二層３の界面に存在し、少なくとも一部が傾斜した平面を含んでいる。このため、レリーフ構造Ｒの断面は、少なくとも一部の界面で素子平面に対して任意の角度を有する斜面を含んでいる。斜面は、角度が位置に応じて相違するものであってもよい。例えば、曲面断面が曲線であるレリーフ構造は、本実施形態のレリーフ構造Ｒに該当する。
【0092】
また、本実施形態では、斜面に凹凸があってもよい。斜面に光散乱効果を有するランダムな凹凸構造を設けた場合、レリーフ構造Ｒに反射及び透過光を拡散する効果が生じる。この点を利用して、本実施形態は、第１領域４と第５領域との境界にグラデーションをかけることも可能である。なお、本実施形態は、第二層３が気体であるため、レリーフ構造Ｒの一部にピラー等を設けて構造強度を強化してもよい。【0093】
また、レリーフ構造Ｒにおいて、複数の領域が集光作用を有していてもよい。このようなレリーフ構造を応用することによって、臨界角による全反射領域では光が散乱して集光効果が得られず、臨界角未満の光が透過する領域でのみ集光効果を得ることができる。このような特殊な現象は第１実施形態から第４実施形態の偽造防止用光学素子によってのみ達成可能である。【0094】
また、本実施形態の基礎概念は、第一層２の側から臨界角以上で入射した光が第一層２と第二層３との界面で全反射し、臨界角未満で入射した光が第一層２から第二層３の側に透過することである。このため、この概念に沿って、第一層２と第二層３の界面におけるレリーフ構造Ｒに追従した別の層を追加設置してもよい。この場合、追加した層の屈折率は、第一層２または第二層３に対して、±０．２以内、好ましくは±０．１以内の屈折率差とするとよい。上記範囲の屈折率差であれば、第一層２と第三層６との界面、または第二層３と第三層６との界面における光の反射を低減することができる。このような第三層６は、層間密着や耐性向上や、レリーフ構造Ｒの補正に有効である。第三層６は、ドライコーティングやウェットコーティングといった公知の方法で塗布、形成することができる
【0095】
［着色層］着色層は、色材の他、光の干渉構造であってよい。高屈折膜と低屈折膜を交互に重ね合わせた干渉膜の原理は、例えば、特願２００７−５０５５０９号公報に記載されている。本実施形態は、着色層に、このような公知の多層干渉膜を利用してよい。また、本実施形態の着色膜は、コレステリック液晶を利用した干渉構造であってもよい。また、レリーフ構造も光を干渉させることが可能であり、このような干渉構造体を着色層に利用してもよい。
【0096】
さらに、本実施形態の着色層は構造色であってもよい。構造色層とは、構造によって光学効果を生じる層である。構造色層によれば、例えば任意の波長領域の可視光を構造に応じて吸収、散乱、干渉、回折等することができる。このような構造色層としては、例えば、多層干渉膜、レリーフ型干渉構造、レリーフ型回折格子、体積型回折格子、レンズ、レリーフ型散乱構造、体積型散乱構造及びコレステリック液晶等の構造を含む層が例として挙げられる。【0097】
［印字層］本実施形態の基礎概念は、第一層２の側から臨界角以上で入射した光が第一層２と第二層３の界面で全反射し、臨界角未満で入射した光が第一層２から第二層３の側に透過することである。印字層は、第二層側に接するように設けられることによって、第一層２の側から臨界角未満で観察することによってのみ、第一層２と第二層３越しに確認することが可能である。
【0098】
印字層は、文字、画像、二次元コード等の情報が描かれている層である。印字層は紙、プラスチック、金属、ガラス等の基材に対して、顔料や染料を印刷したものでもよい。また、印字層は、レーザー等の照射によって基材を変質させて印刷するものであってもよい。例えば、ポリカーボネートのシートはレーザーの照射によって変質し、黒色印字が可能である。本実施形態は、このように印字された層を印字層に使用してもよい。さらに、本実施形態の印字層は、ホログラムや回折格子等によって印字されたものであってもよい。印字層に適用される印字方式及び材料は、公知の方式や材料から適宜選択することができる。
【0099】
［モアレを生じる構造］モアレは、干渉縞ともいい、規則正しい繰り返し模様を複数重ね合わせた場合、それらの周期のずれにより視覚的に発生する縞模様のことである。
本実施形態のモアレを生じる構造としては、周期性レリーフ構造、または周期性印刷層が例として挙げられる。周期性がわずかに異なる２つの層は、一定の距離をおいて設置された場合に観察角度によって異なるモアレを生じる。観察角度を変化させた場合のモアレの連続的変化は、動画のような視覚的効果を生じる。
【0100】
例えば、図１に記載の偽造防止用光学素子１の上下に、周期性レリーフ構造、または周期性印刷層を設けることが考えられる。このような構成において、上下に設けた周期性レリーフ構造等の周期を僅かに変化させた場合、偽造防止用光学素子が全反射を生じない観察角度でのみ上下の周期性レリーフ構造によるモアレが生じることになる。モアレを生じるためには、上下の周期性レリーフ構造の周期の差は３％から２０％程度が好適である。ただし、本実施形態では、モアレを生じる目的で偽造防止用光学素子の上下に設けられた構成の周期の差は、この数値に限定されるものではない。【0101】
［電磁波吸収層］電磁波吸収層は、構造色層を透過した電磁波を吸収する効果を有する層である。例えば、構造色層が多層干渉膜やコレステリック液晶等の干渉構造体の場合、構造色層は特定の波長を反射し、それ以外の波長領域を透過させる。この透過光が何れかの界面で反射した場合、構造による反射光と透過光が混和し、加法混色により本来の反射光の色濃度が薄くなるという不具合が生じる。本実施形態は、このような構造色に起因する色濃度低下を防止するため、構造色層の下に電磁波吸収層を設けている。電磁波吸収層は、特定の波長領域の電磁波を吸収する顔料（例えばカーボンブラック）、染料等の色材、モスアイ構造に類似した電磁波吸収構造体であってもよい。
【0102】
本実施形態の偽造防止用光学素子は、各層の表面で光の反射や散乱を抑えるために反射防止構造を設けること、意匠向上のために各層を着色すること、印字層の代わりに公知の偽造防止用光学素子を組み合わせること、またはレリーフ構造に既存の偽造防止用光学素子を組み込むことによって、意匠性や偽造防止耐性を向上することができる。また、本実施形態の偽造防止用光学素子が不透明基材印字層や絵柄層に付して使用される場合、観察角度によって反射と透過のパターンが異なる偽造防止用光学素子となる。このとき、本実施形態は、金属や高屈折膜による反射層が不要であり、任意の入射角度では透過し、異なる任意の角度で反射する、透明な偽造防止用光学素子を実現することができる。
【0103】
また、一般に気体、例えば空気は、プラスチック樹脂等の有機化合物や無機化合物と比べて屈折率が低いことから、第一層２と第二層３との屈折率差を生じ易く、本発明の原理である臨界角より大きい角度で入射した電磁波の全反射を、より浅いレリーフ構造を実現することができる。このため、本実施形態は、偽造防止用光学素子の厚みを薄くすることが可能であり、コストの低下や生産性の向上に有利である。さらに、部分的に空気や液体を内包する構造は、引き剥がそうとした際に壊れる「脆性効果」を有しており、偽造防止用途の光学素子として好適である。
【0104】
［その他の実施形態］図２８は、本発明の情報媒体の実施形態を説明するための模式図であって、図２８（ａ）は、本実施形態に係る情報媒体の斜視図を示し、図２８（ｂ）は、本実施形態に係る情報媒体の断面図を示している。本実施形態の情報媒体２００は、上述の各実施形態に係る偽造防止用光学素子を備えた情報媒体である。より詳しくは、本実施形態の情報媒体２００は、図２８に示すように、偽造防止用光学素子２０３ａが形成された第一基材２０１ａと、ホログラム２０３ｂが形成された第二基材２０１ｂと、第一基材２０１ａと第二基材２０１ｂとを接着する接着層２０２と、第一基材２０１ａの接着層２０２側とは反対側の面に形成された第一外側印刷層２０４ａと、第二基材２０１ｂの接着層２０２側とは反対側の面に形成された第二外側印刷層２０４ｂと、を備えている。尚、各印刷層を、すべて備えている必要はなく、一部または全部の印刷層を省くこともできる。すなわち、偽造防止用光学素子２０３ａが形成された第一基材２０１ａと、ホログラム２０３ｂが形成された第二基材２０１ｂと、第一基材２０１ａと第二基材２０１ｂとを接着する接着層２０２を備えた実施形態とすることができる。ここで、本実施形態の偽造防止用光学素子２０３ａは、例えば、上述した各実施形態に係る偽造防止用光学素子である。以下、上記構成をより詳しく説明する。なお、ホログラム２０３ｂは、第二基材２０１ｂに設けられた光を回折するレリーフ構造を用いることができる。レリーフ構造上には、金属、無機化合物の反射層を設けても良い。ホログラム２０３ｂは、光を回折する構造の他に、光を吸収、散乱する機能を有していても良い。また、ホログラム２０３ｂと同様に、第二基材２０１ｂに光を吸収する構造や散乱構造を形成することもできる。また、ホログラム２０３ｂは、接着層２０２に形成されても良く、接着層２０２の反対側の面に形成されても良い。
【0105】
第一基材２０１ａの一方の面には、偽造防止用光学素子２０３ａが形成されている。また、その面には、例えば、文字や記号等を表示する第一内側印刷層２０５ａが形成されている。第二基材２０１ｂの一方の面には、ホログラム２０３ｂが形成されている。また、その面には、例えば、文字や記号等を表示する第二内側印刷層２０５ｂが形成されている。
そして、第一基材２０１ａの偽造防止用光学素子２０３ａが形成された面と、第二基材２０１ｂのホログラム２０３ｂが形成された面とは、接着層２０２を介して対向して配置されている。
【0106】
第一基材２０１ａの偽造防止用光学素子２０３ａが形成された面とは反対側の面（第一基材２０１ａの他方の面）には、第一外側印刷層２０４ａが形成されている。ここで、第一基材２０１ａの他方の面のうち、偽造防止用光学素子２０３ａ及び第一内側印刷層２０５ａと平面視で重なる領域には、第一外側印刷層２０４ａは形成されていない。換言すると、第一外側印刷層２０４ａは、偽造防止用光学素子２０３ａ及び第一内側印刷層２０５ａを視認可能に形成されている。以下、この第一外側印刷層２０４ａは形成されていない領域を、第一透明窓２０６ａと表記する。【0107】
第二基材２０１ｂのホログラム２０３ｂが形成された面とは反対側の面（第二基材２０１ｂの他方の面）には、第二外側印刷層２０４ｂが形成されている。ここで、第二基材２０１ｂの他方の面のうち、ホログラム２０３ｂ及び第二内側印刷層２０５ｂと平面視で重なる領域には、第二外側印刷層２０４ｂは形成されていない。換言すると、第二外側印刷層２０４ｂは、ホログラム２０３ｂ及び第二内側印刷層２０５ｂを視認可能に形成されている。以下、この第二外側印刷層２０４ｂは形成されていない領域を、第二透明窓２０６ｂと表記する。ここで、ホログラム２０３ｂは、偽造防止用光学素子２０３ａと平面視で重ならないように配置されている。【0108】
また、ホログラム２０３ｂは、偽造防止用光学素子２０３ａの周囲に配置されてもよい。ホログラム２０３ｂを、偽造防止用光学素子２０３ａの周囲に配置する際には、部分的に偽造防止用光学素子２０３ａの周囲に配置されているものであっても良い。ホログラム２０３ｂは、造防止用光学素子２０３ａと一体のデザインとして、造防止用光学素子２０３ａの周囲に配置することができる。ホログラムのデザインとしては、幾何学形状や、細線柄、文字、記号等を用いることができる。【0109】
なお、第一基材２０１ａの他方の面のうち、第一透明窓２０６ａ内には、例えば、文字や記号等が印刷されていてもよい。図２８では、これらの文字や記号等には、符号２０７ａが付されて示されている。また、第二基材２０１ｂの他方の面のうち、第二透明窓２０６ｂ内には、例えば、文字や記号等が印刷されていてもよい。図２８では、これらの文字や記号等には、符号２０７ｂが付されて示されている。
また、第一基材２０１ａと第一外側印刷層２０４ａとの間には、例えば、隠蔽層（図示せず）が形成されていてもよい。また、第二基材２０１ｂと第二外側印刷層２０４ｂとの間には、例えば、隠蔽層（図示せず）が形成されていてもよい。
また、第一外側印刷層２０４ａ上には、例えば、文字や図形等がさらに印刷されていてもよい。
また、第一基材２０１ａ及び第二基材２０１ｂは、それぞれ複数の層からなる積層体であってもよい。
また、第一基材２０１ａ及び第二基材２０１ｂは、それぞれフィルムであってもよい。
【0110】
このような構成であれば、第一透明窓２０６ａからホログラム２０３ｂにより生じた画像及び第二内側印刷層２０５ｂで表示される文字等を視認することができる。また、第二透明窓２０６ｂから偽造防止用光学素子２０３ａにより生じた画像及び第一内側印刷層２０５ａで表示される文字等を視認することができる。また、このような構成であれば、例えばポリマー紙幣等のフィルムからなる第一基材２０１ａ自体にレンズ状の偽造防止用光学素子２０３ａを形成し、その後、その偽造防止用光学素子２０３ａを例えばフィルムからなる第二基材２０１ｂで挟むことで、その内部にエアギャップを有する構造体の形成が実現する。
【0111】
このように、２枚のフィルムの中に偽造防止用光学素子２０３ａを封止することで、（１）偽造防止用光学素子２０３ａの立体像とホログラム２０３ｂとを併せて意匠性及び偽造防止耐性を向上させることができ、（２）ホログラム２０３ｂを偽造防止用光学素子２０３ａの周囲に配置することで、偽造防止用光学素子２０３ａの立体像とホログラム２０３ｂが一体としたデザインとすることができる。一体としたデザインとすることで、偽造防止用光学素子２０３ａとホログラム２０３ｂの貼り合せのズレを視認しやすくなり、偽造品の貼り合せズレにより、真贋を判定しやすくなる。【実施例1】
【0112】
本発明の発明者は、以上説明した本実施形態の効果を検証するための実験を行って実施例とした。また、本発明の発明者は、実施例の結果と比較するための実験を行って比較例とした。以下に、実施例及び比較例について説明する。［第１実施例］
本発明の発明者は、実施例として、偽造防止用光学素子の製造過程における「鋸刃状凹凸構造の第一層」を形成した。鋸刃状凹凸構造の第一層を形成するための第一層インキ組成物には、ハイパーテック（商標登録）ＵＲ−１０８Ｎを使用した。第一層インキ組成物を塗布した後に、鋸刃状の凹凸構造を、ロールフォトポリマー法を利用して形成した。
【0113】
より具体的には、厚み２３μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの支持体上に、第一層インキ組成物を膜厚１０μｍとなる様にグラビア印刷法によって塗工した。次に、塗工面に対して鋸刃状凹凸構造を有する円筒状の原版を、プレス圧力を２ｋｇｆ／ｃｍ２、プレス温度を８０℃、プレススピードを１０ｍ／ｍｉｎにて押し当てて成形加工を実施した。【0114】
また、第１実施例では、成形と同時に、ＰＥＴフィルム越しに高圧水銀灯で３００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線露光を行い、原版の凹凸形状が第一層に形状転写されたと同時に硬化させた。成形後の第一層における鋸刃状凹凸構造は、深さ５μｍ、周期５μｍの第１領域と、深さ５μｍ、周期１０μｍの第２領域とを有する、垂直面と斜面から成る鋸刃状凹凸構造となった。なお、鋸刃状凹凸構造が成型された第一層の屈折率は１．７６であった。【0115】
次に、本発明の発明者らは、第一層の凹凸表面上に第二層である空気を内包するため、第三層として接着剤を塗布したＰＥＴフィルムを作成した。次に、厚さが１２μｍのＰＥＴフィルムのコロナ処理面に対してウレタン系ドライラミ接着剤ＡＤ−９００／ＣＡＴ−ＲＴ８５（東洋インキ製）を０．５μｍの乾燥厚みで塗布乾燥して第三層を作成した。次に、本発明の発明者は、第一層の凹凸形成面と、ＰＥＴフィルムの接着剤面とを貼り合せ、第１実施例１の偽造防止用光学素子を得た。得られた偽造防止用光学素子は、第１領域、第２領域において部分的に空気が内包されており、各領域では臨界角が異なるため、異なる入射角の範囲で全反射する表示体となった。
【0116】
［第２実施例］第２実施例は、成形後の第一層における鋸刃状凹凸構造が深さ５μｍ、周期１０μｍの第１領域と、深さ５μｍ、周期２０μｍの第２領域とを有している。この他の第一層の作製条件は、第１比較例と同様である。
［第１比較例］
第１比較例では、第１実施例と同様の条件で第一層を作製した後、第一層に高屈折率の透明反射層として硫化亜鉛を１４００Å蒸着した。さらに、第１比較例では、硫化亜鉛が蒸着された凹凸構造上に、実施例１と同様の方法で第二層である空気層を設け、比較例１の偽造防止用光学素子を得た。
【0117】
［第２比較例］第２比較例では、第１実施例と同様の方法によって第一層を作製した。その後、第２比較例では、第一層上に金属反射層としてアルミニウムを４００Å蒸着した後、アルミニウムが蒸着された凹凸構造上に、実施例１と同様の方法で第二層である空気層を設け、比較例２の偽造防止用光学素子を得た。
［第３比較例］
第３比較例では、第二層インキ組成物として、ハイパーテック（商標登録）ＵＲ−１０８Ｎを使用した以外は実施例１と同様の方法で第３比較例の偽造防止用光学素子を得た。
【0118】
［偽造防止用光学素子の評価］＜光学効果＞
本発明の発明者は、第１実施例及び第１比較例から第３比較例の偽造防止用光学素子を表裏から観察し、表裏で明確に異なる光学効果が確認できた場合を「ＯＫ」と評価した。また、発明者は、表裏の光学効果がほぼ同一である場合を「ＮＧ」と評価した。
【0119】
＜透明性＞本発明の発明者は、インクジェットプリンターを使用し、上質印刷紙上にサイズ１６のＭＳ明朝フォントで「ＴＰ」の文字を黒字で全面印刷して印字層を作成した。そして、第１実施例、第２実施例及び第１比較例から第３比較例の偽造防止用光学素子の下に印字層を敷き、表示体越しに印字層の視認性について評価した。
【0120】
視認性の評価では、特定角度領域からの観察で印字が明確に読み取れ、且つそれ以外の特定角度領域からの観察において印字が明確に読み取れない場合を「ＯＫ」とし、どの角度からも印字が鮮明に確認出来なかった場合、どの角度からも印字が鮮明に確認できる場合は「ＮＧ」とした。上記評価方法を第１実施例、第２実施例及び第１比較例から第３比較例の偽造防止用光学素子に対して行い、その結果を表１にまとめた。
【0121】
【表1】
【0122】
表１の通り、第１実施例及び第２実施例においては光学効果と透明性が両立しているが、第１比較例から第３比較例では光学効果、透明性共に不十分であった。第１実施例は、第一層の側から素子平面に対して垂直に観察した場合、第１、第２領域共に高い透明性が得られることが分かった。一方、光学素子を垂線に対して２０°の角度から観察した場合には、第１領域では透明性が無く、第１領域と第２領域での濃度コントラストを生じた。第二層の側からの観察ではいずれの領域のどの観察角でも透明性が高かった。
【0123】
第２実施例では、第一層の側から素子平面に対して垂直に観察した場合、第１領域、第２領域共に高い透明性が得られることが分かった。また、光学素子を垂線に対して１５°の角度から観察した場合、第１領域では透明性が無く、第１領域と第２領域での濃度コントラストを生じた。また、第二層の側からの観察ではいずれの領域のどの観察角でも透明性が高かった。第１比較例では、レリーフ構造に沿って設けられた透明高屈折膜によって、第一層の側からの観察、及び第二層の側からの観察の両方で、レリーフの光学効果を観察することが可能である。このため、第１比較例では、偽造防止用光学素子の表裏で明確に異なる光学効果を得ることは出来なかった。
【0124】
第２比較例では、レリーフに沿って設けられた透明高屈折膜によって、第一層側からの観察、および第二層側からの観察の両方で、レリーフの光学効果を観察することが可能であり、表裏で明確に異なる光学効果を得ることは出来なかった。第３比較例では、第一層、第二層が同一屈折率の樹脂であるためにレリーフ構造との界面が無く、第一層側からの観察、及び第二層側からの観察の両方で光学効果は得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明は、表示体越しに物品の固有情報を記した印字層を容易に確認できる透明性を有しており、且つ、コントラストが高く視認性のよい特殊な光学効果が得られる偽造防止用光学素子を提供することが可能となる、このため、本発明は、高い偽造防止効果を必要とするＩＤカードやパスポート、紙幣への利用が可能である。また、本発明の偽造防止用光学素子は、表示体越しに印字層を観察する構成に限定されず、表示体に積層、接着された印字層であってよく、この印字層自体が紙幣用紙やＩＤカード基材そのものの表層であってもよい。【符号の説明】
【0126】
１、２０、２５、３０、４０、４５、５０、６０、７０、７１、７２、８０、８１、８２、９０、９１、１００、１１０ 偽造防止用光学素子２、２３、２４、３３、３４、３５ 第一層
２ａ、２ｂ 素子平面に対する斜面
３、２２ 第二層
４ 第１領域
５ 第２領域
６ 第三層
１６、２６ 透過パターン
１７、２７ 全反射パターン
４１ 背景層
５１ 構造色層
５２、６２ 電磁波吸収層
６１ 構造色層
９２ 周期構造
９３ 周期性印刷パターン
９４ 印刷基材
１０４ 第３領域
１０５ 第４領域
１１４ 第５領域
１１５ 第７領域
１１６ 第６領域
１１７ 第８領域
２００ 情報媒体
２０１ａ 第一基材
２０１ｂ 第二基材
２０２ 接着層
２０３ａ 偽造防止用光学素子
２０３ｂ ホログラム
２０４ａ 第一外側印刷層
２０４ｂ 第二外側印刷層
２０５ａ 第一内側印刷層
２０５ｂ 第二内側印刷層
２０６ａ 第一透明窓
２０６ｂ 第二透明窓