(57)【要約】 【課題】偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体の設計方法を提供する。【解決手段】複数のナノディスク２０を備える画像生成構造体１０の設計方法であって、元ビットマップ画像を作成する第１工程Ｓ１と、画像生成構造体１０の各画素で生成する所定の数の使用色及びナノディスク２０の形成パターンを決定する第２工程Ｓ２と、元ビットマップ画像の各画素の色を使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する第３工程Ｓ３と、置換ビットマップ画像をナノディスク２０の形成パターンに変換したナノディスク形成パターンデータを作成する第４工程Ｓ４と、を有し、第３工程Ｓ３は、画素の色を、その画素の色と、その他の画素の色と、の両方を考慮して使用色に置換する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のナノディスクと、誘電体層と、基層と、を備える画像生成構造体の設計方法であって、
元ビットマップ画像を作成又は用意する第１工程と、
前記画像生成構造体の各画素で生成する所定の数の使用色及び前記使用色に対応する前記ナノディスクの形成パターンを決定する第２工程と、
前記元ビットマップ画像の各画素の色を前記使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する第３工程と、
前記置換ビットマップ画像の各画素を前記ナノディスクの形成パターンに変換したナノディスク形成パターンデータを作成する第４工程と、を有し、
前記第３工程は、前記元ビットマップ画像の画素の色を、その画素の色と、その他の画素の色と、の両方を考慮して前記使用色に置換する
画像生成構造体の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記第３工程は、
前記元ビットマップ画像を高画素化した高画素化ビットマップ画像を作成する第３Ａ工程と、
前記高画素化ビットマップ画像の各画素の色を前記使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する第３Ｂ工程と、を有し、
前記第３Ｂ工程は、前記高画素化ビットマップ画像の画素の色を、その画素の色と、その他の画素の色と、の両方を考慮して前記使用色に置換する
画像生成構造体の設計方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記第２工程において、前記元ビットマップ画像に基づいて前記使用色を決定する画像生成構造体の設計方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記第３工程において、誤差拡散法を用いて前記置換ビットマップ画像を作成する画像生成構造体の設計方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記元ビットマップ画像は、フルカラーのビットマップ画像である画像生成構造体の設計方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記ナノディスクの形成パターンは、電子ビームリソグラフィの電子ビーム描画パターンである画像生成構造体の設計方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記画像生成構造体の画素の一辺の長さは、２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下である画像生成構造体の設計方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の画像生成構造体の設計方法であって、
前記使用色の前記所定の数は、２以上、３０以下である画像生成構造体の設計方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の設計方法により画像生成構造体を設計する工程と、設計された画像生成構造体を作製する工程と、を備える、画像生成構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ構造を用いた画像生成構造体の設計方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集団電子励起（いわゆる表面プラズモン共振）を伴うナノ構造を、サブ波長スケールのカラープリントに応用する研究が行われている。例えば、特許文献１には、ナノ構造により所望の色を生成するプリント技術が開示されている。このプリント技術によれば、回折限界ピクセル（可視波長領域において２５０ｎｍ四方以上３００ｎｍ四方以下）で個別に色を生成できる。この特徴により、プリント解像度を１００，０００ｄｐｉまで向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１３５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、集団電子励起を伴うナノ構造について、証明書用画像などへの適用を目的として、鋭意研究を行い、偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体を製造することに成功した。本発明は、偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体の設計方法及び製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の画像生成構造体の設計方法は、複数のナノディスクと、誘電体層と、基層と、を備える画像生成構造体の設計方法であって、元ビットマップ画像を作成又は用意する第１工程と、前記画像生成構造体の各画素で生成する所定の数の使用色及び前記使用色に対応する前記ナノディスクの形成パターンを決定する第２工程と、前記元ビットマップ画像の各画素の色を前記使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する第３工程と、前記置換ビットマップ画像の各画素を前記ナノディスクの形成パターンに変換したナノディスク形成パターンデータを作成する第４工程と、を有し、前記第３工程は、前記元ビットマップ画像の画素の色を、その画素の色と、その他の画素の色と、の両方を考慮して前記使用色に置換するものである。
【０００６】
また、本発明の画像生成構造体の設計方法は、前記第３工程が、前記元ビットマップ画像を高画素化した高画素化ビットマップ画像を作成する第３Ａ工程と、前記高画素化ビットマップ画像の各画素の色を前記使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する第３Ｂ工程と、を有し、前記第３Ｂ工程が、前記高画素化ビットマップ画像の画素の色を、その画素の色と、その他の画素の色と、の両方を考慮して前記使用色に置換するものであってもよい。
【０００７】
前記第２工程において、前記元ビットマップ画像に基づいて前記使用色を決定してもよい。前記第３工程において、誤差拡散法を用いて前記置換ビットマップ画像を作成してもよい。前記元ビットマップ画像は、フルカラーのビットマップ画像であってもよい。前記ナノディスクの形成パターンは、電子ビームリソグラフィの電子ビーム描画パターンであってもよい。前記画像生成構造体の画素の一辺の長さは、２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であってもよい。前記使用色の前記所定の数は、２以上、３０以下であってもよい。
【０００８】
本発明の画像生成構造体の製造方法は、前記画像生成構造体の設計方法により画像生成構造体を設計する工程と、設計された画像生成構造体を作製する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者によると、偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体を設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の画像生成構造体を概略的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態の画像生成構造体が生成する画像の写真である。
【図３】本実施形態の画像生成構造体の１つの画素に対応する領域の構造を示す平面図であり、図１のＡ領域を示している。
【図４】本実施形態の画像生成構造体の１つの画素に対応する領域の構造を示す縦断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面を示している。
【図５Ａ】本実施形態の画像生成構造体の製造方法の概略を示す縦断面図である。
【図５Ｂ】本実施形態の画像生成構造体の製造方法の概略を示す縦断面図である。
【図５Ｃ】本実施形態の画像生成構造体の製造方法の概略を示す縦断面図である。
【図５Ｄ】本実施形態の画像生成構造体の製造方法の概略を示す縦断面図である。
【図６】本実施形態の画像生成構造体の設計方法の概略を示すフロー図である。
【図７Ａ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための写真であり、元ビットマップ画像の一部の拡大写真である。
【図７Ｂ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための写真であり、高画素化ビットマップ画像の一部の拡大写真である。
【図７Ｃ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための写真であり、置換ビットマップ画像の一部の拡大写真である。
【図７Ｄ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための写真であり、ナノディスクの形成パターンの一部の拡大写真である。
【図７Ｅ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための写真であり、画像生成構造体の一部の拡大写真である。
【図８Ａ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための模式図であり、元ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。
【図８Ｂ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための模式図であり、高画素化ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。
【図８Ｃ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための模式図であり、置換ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。
【図８Ｄ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための模式図であり、ナノディスクの形成パターンの一部の拡大模式図である。
【図８Ｅ】本実施形態の画像生成構造体の設計方法を説明するための模式図であり、画像生成構造体の一部の拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１２】
図１は、本実施形態の画像生成構造体１０を概略的に示す斜視図である。図２は、本実施形態の画像生成構造体１０が生成する画像の写真である。この画像生成構造体１０は、白色光を受けて、階調に富んだカラー画像を生成する。
【００１３】
画像生成構造体１０は、複数のナノディスク２０と、誘電体層３０と、基層４０と、基板５０と、を備える。画像生成構造体１０の１つの画素に対応する領域に１つのナノディスク２０が配置されている。画像生成構造体１０のそれぞれの画素は、ナノディスク２０−誘電体層３０−基層４０の構造を有するナノアンテナにより構成されている。そして、画像生成構造体１０のそれぞれの画素は、後述するように、ナノディスク２０の形状を制御することで、それぞれが単体で異なる色を生成することができるようになっている。
【００１４】
図示された例の画像生成構造体１０の大きさは、２．２ｍｍ×１．４５ｍｍである。この画像生成構造体１０の１つの画素は、平面視において正方形であり、その一辺の長さは、２５０ｎｍである。この画像生成構造体１０は、８８００×５８００ピクセルの画像を生成する。本発明の画像生成構造体１０の画素の一辺の長さは、２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００１５】
図３は、本実施形態の画像生成構造体の１つの画素に対応する領域の構造を示す平面図であり、図１のＡ領域を示している。図４は、本実施形態の画像生成構造体の１つの画素に対応する領域の構造を示す縦断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面を示している。
【００１６】
複数のナノディスク２０は、誘電体層３０の上に配置されている。図示された例では、ナノディスク２０は、円柱形状である。そのため、ナノディスク２０と誘電体層３０との界面の大きさは、ナノディスク２０の直径に依存する。誘電体層３０は、基層４０の上に積層されている。基層４０の誘電体層３０側の面は、光を反射する反射面を構成する。基層４０は、基板５０の上に積層されている。
【００１７】
ナノディスク２０、誘電体層３０及び基層４０の材質、ナノディスク２０の高さ、誘電体層３０の厚み、並びに、各ナノディスク２０と誘電体層３０との界面の大きさは、各ナノディスク２０と誘電体層３０との界面において特定の波長帯の光がプラズモン吸収されるように設計されている。特定の波長帯の光は、画像生成構造体１０に光（例えば、無偏光の白色光）を照射して、各ナノディスク２０と誘電体層３０との界面に表面プラズモン共鳴を誘起させることによって、プラズモン吸収される。以下、各ナノディスク２０と誘電体層３０との界面において特定の波長帯の光がプラズモン吸収される条件をプラズモン吸収条件と記載する。
【００１８】
このプラズモン吸収により、画像生成構造体１０から反射される光は、プラズモン吸収される光の波長帯の成分を有さないものとなり、その結果、特定の色を有するものとなる。プラズモン吸収される光の波長帯は、ナノディスク２０の直径以外の構造が同じである場合、ナノディスク２０の直径（定在波に対する実質的なキャビティ長）に依存する。そのため、画像生成構造体１０の各画素のナノディスク２０の直径を制御することにより、各画素において様々な色を生成することができる。
【００１９】
なお、ナノディスク２０は、平面視において円形形状であるが、これは、反射特性の入射偏光への依存性を抑えるためである。前述のとおり、プラズモン吸収される光の波長帯は、ナノディスク２０の直径（定在波に対する実質的なキャビティ長）に依存する。ナノディスク２０が平面視において円形形状でない場合、入射光の偏光の方向によって定在波に対する実質的なキャビティ長が変わることになり、その結果、反射特性の入射偏光への依存性が生じることになる。
【００２０】
ナノディスク２０の材質は、プラズモン吸収条件を満たす限り、特に限定されない。ナノディスク２０の材料には、例えば、アルミニウムや、金、銀、銅、ナトリウム、カリウム、インジウム、又は、ルビジウムのような金属、それら材料の合金、あるいは、酸化インジウムスズ（ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）や、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ；ＡＺＯ）又はガリウムドープ酸化亜鉛（Ｇａｌｌｉｕｍ  ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ；ＧＺＯ）のような半導体又は金属酸化物のいずれかを採用し得る。ナノディスク２０の高さは、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、ナノディスク２０の直径は、例えば、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００２１】
誘電体層３０の材料は、プラズモン吸収条件を満たす限り、特に限定されない。誘電体層３０の材料には、例えば、酸化アルミニウム（いわゆる、アルミナ）や、石英、ガラス、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ化マグネシウム、フッ化カリウム、又は、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリカーボネートのようなポリマー材料のいずれかを採用し得る。誘電体層３０の厚みは、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２２】
基層４０の材料は、プラズモン吸収条件を満たす限り、特に限定されない。基層４０の材料には、例えば、アルミニウムや、金、銀、銅、ナトリウム、カリウム、インジウム、又は、ルビジウムのような金属、それら材料の合金、あるいは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）又はガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）のような半導体又は金属酸化物のいずれかを採用し得る。
【００２３】
基板５０の材料は、基板５０に基層４０を積層できる限り、特に限定されない。基板５０の材料には、例えば、シリコンや、石英、ガラス、金属、半導体、ポリマー、カーボン材料、又は、紙のいずれかを採用し得る。
【００２４】
次に、本実施形態の画像生成構造体１０の作製方法について説明する。
【００２５】
画像生成構造体１０の作製方法は、特に限定されない。例えば、フォトリソグラフィ法、電子ビームリソグラフィ法又はナノインプリント法を用いて作製することができる。以下では、電子ビームリソグラフィ法を用いて画像生成構造体１０を作製する方法を説明する。
【００２６】
図５Ａから図５Ｄは、画像生成構造体１０の作製方法の概略を示す垂直断面図である。図示された例においては、ナノディスク２０の材料は、アルミニウムであり、誘電体層３０の材料は、アルミナであり、基層４０の材料は、アルミニウムであり、基板５０の材料は、シリコンである。
【００２７】
まず、図５Ａに示すように、電子ビーム蒸着により、シリコン基板５０上にアルミニウム層４０及びアルミナ層３０を順次堆積させる。次に、図５Ｂに示すように、アルミナ層３０の上にポジレジスト層７０をスピンコートした後、電子ビームリソグラフィにより、ポジレジスト層７０をパターンニングする。次に、図５Ｃに示すように、抵抗加熱蒸着により、アルミニウム層２０ａを堆積させる。最後に、図５Ｄに示すように、アセトン浴槽でポジレジスト層７０をリフトオフすることにより、アルミニウムのナノディスク２０が形成される。
【００２８】
以下、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法を説明する。
【００２９】
図６は、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法の概略を示すフロー図である。
【００３０】
本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法は、フルカラーのビットマップ画像（以下、「元ビットマップ画像」という。）を作成又は用意する第１工程（Ｓ１）と、元ビットマップ画像に基づいて、画像生成構造体１０の各画素で生成する所定の数の色（以下、「使用色」という。）及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンを決定する第２工程（Ｓ２）と、元ビットマップ画像を高画素化したビットマップ画像（以下、「高画素化ビットマップ画像」という。）を作成する第３Ａ工程（Ｓ３Ａ）と、高画素化ビットマップ画像の各画素の色を使用色に置換したビットマップ画像（以下、「置換ビットマップ画像」という。）を作成する第３Ｂ工程（Ｓ３Ｂ）と、置換ビットマップ画像の各画素をナノディスク２０の形成パターンに変換した画像生成構造体１０全体のナノディスク２０の形成パターンのデータ（以下、「ナノディスク形成パターンデータ」という。）を作成する第４工程（Ｓ４）と、を有する。
【００３１】
図７Ａから図７Ｅは、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法を説明するための写真である。図７Ａは、元ビットマップ画像の一部の拡大写真である。図７Ｂは、高画素化ビットマップ画像の一部の拡大写真である。図７Ｃは、置換ビットマップ画像の一部の拡大写真である。図７Ｄは、ナノディスク形成パターンの一部の拡大写真である。図７Ｅは、画像生成構造体１０の一部の拡大写真である。
【００３２】
図８Ａから図８Ｅは、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法を説明するための模式図であり、それぞれ、図７Ａから図７Ｅに対応している。図８Ａは、元ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。図８Ｂは、高画素化ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。図８Ｃは、置換ビットマップ画像の一部の拡大模式図である。図８Ｄは、ナノディスク形成パターンの一部の拡大模式図である。図８Ｅは、画像生成構造体１０の一部の拡大模式図である。
【００３３】
本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法では、最初に、図７Ａ及び図８Ａに示すような、フルカラーの元ビットマップ画像を作成する（Ｓ１）。
【００３４】
フルカラーの元ビットマップ画像を作成又は用意する工程（Ｓ１）で作成又は用意される元ビットマップ画像は、画像生成構造体１０により生成する画像の元画像となる画像である。このフルカラーのビットマップ画像の各画素の色は、典型的には、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のそれぞれが８ビット（２５６階調）の計２４ビット（１６７７万７２１６色）で表現される。
【００３５】
また、この元ビットマップ画像の画素数は、後述の高画素化の処理を行うことができるように、画像生成構造体１０により生成する画像の画素数、つまり、画像生成構造体１０に配置されたナノディスク２０の数よりも少なくなるように作成される。
【００３６】
図示された例では、８８００×５８００ピクセルの画像生成構造体１０に対応して、４４００×２９００ピクセルの元ビットマップ画像を作成している。
【００３７】
なお、本実施形態の元ビットマップ画像は、フルカラーの画像であるが、本発明の元ビットマップ画像は、これに限定されず、より限定された数の色により構成された画像であってもよい。ただし、より階調に富んだ画像を生成する観点から、元ビットマップ画像は、フルカラーの画像であることが好ましい。
【００３８】
元ビットマップ画像を作成又は用意した後、その元ビットマップ画像に基づいて、画像生成構造体１０の各画素で生成する所定の数の使用色及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンを決定する（Ｓ２）。
【００３９】
所定の数の使用色は、画像生成構造体１０が、その所定の数の使用色によって、フルカラーの元ビットマップ画像をより正確に再現できるように適切に選択される。例えば、いわゆる頻度法などの減色処理手法を用いて使用色を選択することが考えられる。この場合には、使用色は、元ビットマップ画像から頻度法により選択されることになる。各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンは、例えば、各ナノディスク２０を形成するための電子ビームリソグラフィの電子ビーム描画パターンである。
【００４０】
この使用色の選択及びナノディスク２０の電子ビーム描画パターンの決定は、例えば、様々な直径のナノディスクが配置されたカラーパレットサンプルを作成し、そのカラーパレットサンプルから使用色を抽出して、その色を測定することによりなされる。使用色に対応するナノディスク２０を形成するための電子ビーム描画パターンは、通常は、カラーパレットサンプルを作成したときの電子ビーム描画パターンと同一である。
【００４１】
図示された例では、所定の数の使用色として、表１に示す１０色の使用色が選択されている。表１のナノディスク２０の直径は、カラーパレットサンプルのナノディスク２０の直径の測定値である。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
使用色を所定の数に限定しているのは、ナノディスク２０の形成パターンの条件出しの工数を抑えることの他に、主に２つの目的がある。
【００４４】
１つめの目的は、偽造された画像生成構造体１０の判別を容易とするためである。使用色を所定の数に限定することにより、後述の誤差拡散法による使用色への置換とも相まって、他の色との識別が容易である所定数の使用色が分散されて配置されることになる。そのため、連続した階調の変化のある画像と比較して、使用色の配置の相違の識別が容易となる。
【００４５】
２つめの目的は、画像生成構造体１０の製造時間を短縮できるようにするためである。使用色を所定の数に限定することにより、ナノディスク２０を形成するときの電子線リソグラフィの電子ビーム描画を、１つのナノディスクに対応する開口が形成されたマスクをアパーチャーとして用いた、いわゆる、キャラクタプロジェクション方式により行うことできるようになる。このキャラクタプロジェクション方式によると、電子ビームを走査して描画する通常の方式と比較して、画像生成構造体１０の製造時間が短縮される。
【００４６】
このような観点から、この使用色を所定の数は、２以上、３０以下とするのが好ましい。
【００４７】
なお、本実施形態の使用色及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンの決定は、元ビットマップ画像に基づいてなされている。しかし、本発明の使用色及び各使用色に対応するナノディスク２０の形成パターンを決定は、これに限定されず、あらかじめ用意された所定の数の使用色及びナノディスク２０の形成パターンをそのまま用いてもよい。そのため、使用色及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンの決定は、元ビットマップ画像の作成又は用意の前になされてもよく、また、元ビットマップ画像の作成又は用意と並行してなされてもよい。但し、階調に富んだ画像を生成する観点から、本発明の使用色及び各使用色に対応するナノディスク２０の形成パターンを決定は、元ビットマップ画像に基づいてなされることが好ましい。
【００４８】
所定の数の使用色及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンを決定した後、図７Ｂ及び図８Ｂに示すような、元ビットマップ画像を高画素化した高画素化ビットマップ画像を作成する（Ｓ３Ａ）。なお、この高画素化ビットマップ画像の作成は、所定の数の使用色及び各使用色に対応するナノディスク２０の形成パターンを決定する前になされてもよく、また、その決定と並行してなされてもよい。
【００４９】
この元ビットマップ画像の高画素化の処理は、元ビットマップ画像の画素数を多くして元ビットマップ画像の解像度を上げる処理に相当する。図示された例における元ビットマップ画像の高画素化は、画素数が４倍になるようになされている。この元ビットマップ画像の高画素化の処理における画素の補完は、隣接する画素で単純に補間するニアレストネイバー法によりなされている。また、元ビットマップ画像の高画素化において、平滑化の処理はなされない。つまり、元ビットマップ画像の高画素化の処理は、元の画素を単純に分割したものとなる。図７Ｂ及び図８Ｂに示す高画素化ビットマップ画像は、図７Ａ及び図８Ａに示す元ビットマップ画像の画素を単純に４分割したものとなっている。この高画素化ビットマップ画像は、画像生成構造体１０が生成する画像と同じ８８００×５８００ピクセルの画像となっている。
【００５０】
なお、元ビットマップ画像の高画素化の処理は、ニアレストネイバー法によるものに限定されず、いわゆるバイリニア補間法やバイキュービック補間法などの他の方法によるものであってもよい。但し、元ビットマップ画像の情報をできるだけそのまま使うという観点からは、元ビットマップ画像の高画素化の処理は、ニアレストネイバー法によるものが好ましい。
【００５１】
所定の数の使用色及び各使用色に対応する各ナノディスク２０の形成パターンを決定し、高画素化ビットマップ画像を作成した後、図７Ｃ及び図８Ｃに示すような、高画素化ビットマップ画像の各画素の色を使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成する（Ｓ３Ｂ）。
【００５２】
高画素化ビットマップ画像の各画素の色の使用色への置換は、その高画素化ビットマップ画像の画素の色を、単にその画素の色に最も近い色の使用色に置換するものではなく、その他の画素の色も考慮して、使用色に置換するものである。言い換えると、置換される色は、その画素の色と、その他の画素の色と、を考慮して決定される。また、好ましくは、置換される色は、その画素の色と、その他の画素の使用色への置換によって生じた誤差（つまり、高画素化ビットマップの画素の色とそれと置換された使用色との誤差）を考慮して決定される。
【００５３】
図７Ｃ及び図８Ｃで示された置換ビットマップ画像は、いわゆる誤差拡散法を用いて作成されている。誤差拡散法は、ディザ法の一種であり、局所的な階調変化を低減するために、画素の色を所定の数の使用色に置換することにより生じる量子化誤差を周囲の画素に拡散させて置換処理を行っていく方法である。より具体的には、誤差拡散法による高画素化ビットマップ画像の各画素の色の使用色への置換は、単にその画素の色に最も近い色の使用色に置換するものではなく、その高画素化ビットマップ画像の画素の色を、そこまでに処理を行い生じた画素の色（つまり、そこまでに処理を行い生じた誤差を含む色）を考慮して、使用色に置換するものである。
【００５４】
この誤差拡散法を用いて作成された置換ビットマップ画像は、使用色がより分散性及びランダム性をもって配置されるとともに、より階調に富んだものとなる。つまり、この誤差拡散法を用いることで、より偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体を設計することができる。なお、この誤差拡散法は、市販の画像処理ソフトウェアで実施することができる。
【００５５】
置換ビットマップ画像を作成した後、図７Ｄ及び図８Ｄに示すように、置換ビットマップ画像の各画素をナノディスク２０の形成パターンに変換したナノディスク形成パターンデータを作成する（Ｓ４）。
【００５６】
ナノディスク形成パターンデータは、例えば、電子ビーム描画パターンのデータである。図示された例のナノディスク形成パターンデータは、電子ビーム描画パターンのデータであり、１つのナノディスク２０に対応する電子ビーム描画パターンは矩形形状となっている。電子ビーム描画パターンが矩形形状となっているのは、図示された例で使用した電子ビーム描画装置のソフトウェアが矩形形状のパターンに最適化されていることによる。電子ビーム描画パターンが矩形形状であっても、リソグラフィの精度及びナノディスクのサイズの関係から、実際には、平面視において円形に近い形状のナノディスクが形成されることになる。この電子ビーム描画パターンは、矩形形状である必要はなく、円形形状であってもよい。
【００５７】
このように作成されたナノディスク形成パターンデータを用いて、図７Ｅ及び図８Ｅに示すような、画像生成構造体１０が製造される。この画像生成構造体１０が生成する画像は、置換ビットマップ画像と同様、使用色がより分散性及びランダム性をもって配置されるとともに、より階調に富んだものとなっている。
【００５８】
以上で説明したように、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法及び製造方法によれば、偽造が困難であり階調に富んだ画像を生成する画像生成構造体１０を設計及び製造することができる。
【００５９】
以上、本実施形態について図面を参照しながら説明した。ただし、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００６０】
例えば、本実施形態の画像生成構造体１０の設計方法は、高画素化ビットマップ画像を作成する工程を有しているが、本発明の画像生成構造体１０の設計方法は、高画素化ビットマップ画像を作成する工程を有さないものであってもよい。この場合においては、置換ビットマップ画像を作成する工程では、元ビットマップ画像の各画素の色を使用色に置換した置換ビットマップ画像を作成することになる。但し、解像度の低下を抑える観点から、本発明の画像生成構造体１０の設計方法は、高画素化ビットマップを作成する工程を有するものが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態の画像生成構造体１０は、１つの画素に１つのナノディスク２０が配置されたものであるが、本発明の画像生成構造体１０は、１つの画素に２つ以上のナノディスク２０が配置されたものであってもよい。また、本実施形態の画像生成構造体１０は、基板５０を有するものであるが、本発明の画像生成構造体１０は、基板５０を有しないものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０  画像生成構造体
２０  ナノディスク
３０  誘電体層
４０  基層
５０  基板
７０  ポジレジスト層
２０ａ  アルミニウム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
2020170046.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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