(57)【要約】【課題】インフラ設備等の構造物への設置が簡便かつ容易であり、かつ構造物等に生じる亀裂や歪みなどによる変位に対して、遠隔で全体的な変位を検出し、かつ、微小な変位も視覚的に検出することができる変位検出シートとその設置方法、および変位検出方法を提供すること。【解決手段】検出対象物体にかかる変位を検出する変位検出シートの設置方法において、支持基材上に、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、その上に接着層が設けられて成る変位検出シートを、前記検出対象物体の表面上に、前記接着層の面が接するように貼り合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物体にかかる変位を検出する変位検出シートの設置方法において、
支持基材上に、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、その上に接着層が設けられて成る変位検出シートを、
前記検出対象物体の表面上に、前記接着層の面が接するように貼り合わせることを特徴とする変位検出シートの設置方法。
【請求項２】
検出対象物体にかかる変位を検出する変位検出シートの設置方法において、
支持基材上に、前記支持基材との密着力が低い剥離層が設けられ、その上に光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、さらにその上に接着層が設けられて成る変位検出シートを、
前記検出対象物体の表面上に、前記接着層の面が接するように貼り合わせ、その後に前記支持基材を剥離することを特徴とする変位検出シートの設置方法。
【請求項３】
前記変位検出シートが所定の幅を有するテープ形状で形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の変位検出シートの設置方法。
【請求項４】
支持基材上に、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、その上に接着層が設けられて成ることを特徴とする変位検出シート。
【請求項５】
支持基材上に、前記支持基材との密着力が低い剥離層が設けられ、その上に光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、さらにその上に接着層が設けられて成ることを特徴とする変位検出シート。
【請求項６】
前記パターン表示部の微細構造が、検出対象物体の微小な変位に伴って前記微細構造が歪むことにより反射光の光学的変化が生じるものであることを特徴とする、請求項４または５に記載の変位検出シート。
【請求項７】
前記微細構造がレリーフ構造で形成されており、
レリーフ構造の溝のピッチ（凹部または凸部の中心間距離）をｄ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記レリーフ構造が伸縮もしくは角度変化することによって、前記レリーフ構造の溝のピッチｄが変化し、式（１）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出シート。
ｍλ＝ｄ（sinα−sinβ）  ・・・式（１）
【請求項８】
前記レリーフ構造が、正弦波回折格子、矩形回折格子、ブレーズド回折格子、マイクロミラー構造のいずれかから形成されていることを特徴とする請求項７に記載の変位検出シート。
【請求項９】
前記微細構造が周期的な屈折率分布によって形成されており、
屈折率分布の周期間隔をｅ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記屈折率分布が伸縮もしくは角度変化することによって、前記周期間隔ｅが変化し、式（２）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする請求項４〜
６のいずれか１項に記載の変位検出シート。
ｍλ＝ｅ（sinα−sinβ）  ・・・式（２）
【請求項１０】
前記微細構造が、コロイド粒子が格子状に周期配列してなる格子面が積層したコロイド結晶によって形成されており、
前記格子面の格子間隔をｆ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記格子面が伸縮もしくは角度変化することによって、前記格子間隔ｆが変化し、式（３）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出シート。
ｍλ＝ｆ（sinα−sinβ）  ・・・式（３）
【請求項１１】
前記検出対象物体の微小な変位に伴う前記微細構造の変化をレーザー光で検出する場合には回折光の射出角度変化を検出し、白色光で検出する場合には回折光の色調変化もしくは射出角度変化を検出することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の変位検出方法。
【請求項１２】
前記微細構造から観察される回折光の色調変化において、可視画像から不可視画像、もしくは不可視画像から可視画像に変化することを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか一項に記載の変位検出方法。
【請求項１３】
前記回折光の色調変化の分布を読み取ることで、検出対象物体の変位位置、変位量、および変位方向を検出することを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の変位検出方法。
【請求項１４】
前記微細構造がテラヘルツ波を反射する構造で形成されており、前記検出対象物体の微小な変位を、テラヘルツ波の反射光の波長変化として検出することを特徴とする請求項６に記載の変位検出方法。
【請求項１５】
前記変位検出シートにおいて、前記支持基材の内部もしくは表面上に紫外線吸収材料を設けたことを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の変位検出シート。
【請求項１６】
前記変位検出シートにおいて、前記剥離層の内部に紫外線吸収材料を設けたことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の変位検出シート。
【請求項１７】
前記パターン表示部に、周期的なパターン形状を持つパターン光を照射することにより拡大されたモアレパターンが生じ、
モアレパターンの移動位置および移動量を読み取ることで、検出対象物体の変位位置および変位量を検出することを特徴とする請求項４から請求項１０、請求項１５、請求項１６のいずれか１項に記載の変位検出シートを用いた変位検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出シートを検出対象物に設置することで、対象物の変位を検出するものであり、特に、構造物の亀裂や歪み、進入口の開閉、制御ボックスの開封などを、容易にかつ確実に検出することができる変位検出シートの設置方法、変位検出シートおよびその変位検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年インフラ設備の老朽化が進んでおり、構造物等に生じる亀裂や歪みなどによる事故防止が課題となっている。このため、インフラ設備の定期点検が義務化されているが、より簡便かつ確実な点検技術が求められている。
【０００３】
例えば、トンネルに用いられているコンクリートのひび割れ検査は、作業者がトンネル内を移動しながら目視で点検を行っている。これは、作業員の熟練度が要求される高度な作業となっている一方、人の目に頼るところであるために見落としや精度バラツキが懸念されており、より簡便かつ確実にひび割れを検知する技術が要求されている。
【０００４】
このような観点から、特許文献１および特許文献２では一対のストライプパターンのモアレ縞から変位を検知する技術が報告されている。また、特許文献３では一対のパターン表示体のズレ具合から変位の方向も検知する技術が報告されている。
【０００５】
しかしながら、これらはいずれも構造物の歪み等によって、重ねて配置された２枚のパターンシートがずれて生成するパターンが変化するのを検知する技術であるが、これらの技術は２枚のパターンシートを精度よく位置合わせして設置するのが煩雑であり、またシート基材自体が経時で変動・劣化することが検出精度に大きく影響してしまうという課題がある。
【０００６】
また、全体的な変位と微小な変位を同時に見ることは困難である。インフラ設備では、例えば、河川の支水流量を調節する構造物における微小な亀裂が問題になっている。他にも、建築物の微小な亀裂がどのように進行するかを可視化する技術も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８４３２５６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９１２８２号公報
【特許文献３】特開２０１７−１１６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、インフラ設備等の構造物への設置が簡便かつ容易であり、かつ構造物等に生じる亀裂や歪みなどによる変位に対して、遠隔で全体的な変位を検出し、かつ、微小な変位も視覚的に検出することができる変位検出シートとその設置方法、および変位検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、
検出対象物体にかかる変位を検出する変位検出シートの設置方法において、
支持基材上に、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成され
たパターン表示部が一定の周期で配置され、その上に接着層が設けられて成る変位検出シートを、
前記検出対象物体の表面上に、前記接着層の面が接するように貼り合わせることを特徴とする変位検出シートの設置方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
検出対象物体にかかる変位を検出する変位検出シートの設置方法において、
支持基材上に、前記支持基材との密着力が低い剥離層が設けられ、その上に光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、さらにその上に接着層が設けられて成る変位検出シートを、
前記検出対象物体の表面上に、前記接着層の面が接するように貼り合わせ、その後に前記支持基材を剥離することを特徴とする変位検出シートの設置方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
前記変位検出シートが所定の幅を有するテープ形状で形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の変位検出シートの設置方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
支持基材上に、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、その上に接着層が設けられて成ることを特徴とする変位検出シートである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、
支持基材上に、前記支持基材との密着力が低い剥離層が設けられ、その上に光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造が形成されたパターン表示部が一定の周期で配置され、さらにその上に接着層が設けられて成ることを特徴とする変位検出シートである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、
前記パターン表示部の微細構造が、検出対象物体の微小な変位に伴って前記微細構造が歪むことにより反射光の光学的変化が生じるものであることを特徴とする、請求項４または５に記載の変位検出シートである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、
前記微細構造がレリーフ構造で形成されており、
レリーフ構造の溝のピッチ（凹部または凸部の中心間距離）をｄ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記レリーフ構造が伸縮もしくは角度変化することによって、前記レリーフ構造の溝のピッチｄが変化し、式（１）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出シートである。
ｍλ＝ｄ（sinα−sinβ）  ・・・式（１）
【００１６】
請求項８に記載の発明は、
前記レリーフ構造が、正弦波回折格子、矩形回折格子、ブレーズド回折格子、マイクロミラー構造のいずれかから形成されていることを特徴とする請求項７に記載の変位検出シートである。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、
前記微細構造が周期的な屈折率分布によって形成されており、
屈折率分布の周期間隔をｅ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記屈折率分布が伸縮もしくは角度変化することによって、前記周期間隔ｅが変化し、式（２）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出シートである。
ｍλ＝ｅ（sinα−sinβ）  ・・・式（２）
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、
前記微細構造が、コロイド粒子が格子状に周期配列してなる格子面が積層したコロイド結晶によって形成されており、
前記格子面の格子間隔をｆ、入射光および回折光の波長をλ、入射光の入射角をα、ｍ次回折光の射出角をβとした場合に、前記検出対象物体の微小な変位に伴って前記格子面が伸縮もしくは角度変化することによって、前記格子間隔ｆが変化し、式（３）に沿って回折光の色調変化、または射出角度変化として検出されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出シートである。
ｍλ＝ｆ（sinα−sinβ）  ・・・式（３）
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、
前記検出対象物体の微小な変位に伴う前記微細構造の変化をレーザー光で検出する場合には回折光の射出角度変化を検出し、白色光で検出する場合には回折光の色調変化もしくは射出角度変化を検出することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の変位検出方法である。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、
前記微細構造から観察される回折光の色調変化において、可視画像から不可視画像、もしくは不可視画像から可視画像に変化することを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の変位検出方法である。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、
前記回折光の色調変化の分布を読み取ることで、検出対象物体の変位位置、変位量、および変位方向を検出することを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載の変位検出方法である。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、
前記微細構造がテラヘルツ波を反射する構造で形成されており、前記検出対象物体の微小な変位を、テラヘルツ波の反射光の波長変化として検出することを特徴とする請求項６に記載の変位検出方法である。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、
前記変位検出シートにおいて、前記支持基材の内部もしくは表面上に紫外線吸収材料を設けたことを特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の変位検出シートである。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、
前記変位検出シートにおいて、前記剥離層の内部に紫外線吸収材料を設けたことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の変位検出シートである。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、
前記パターン表示部に、周期的なパターン形状を持つパターン光を照射することにより拡大されたモアレパターンが生じ、
モアレパターンの移動位置および移動量を読み取ることで、検出対象物体の変位位置およ
び変位量を検出することを特徴とする請求項４〜請求項１０、請求項１５、請求項１６のいずれか１項に記載の変位検出シートを用いた変位検出方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の構成によれば、検出対象物体の表面に変位検出シートを１枚貼り合わせるだけで、簡便かつ容易にインフラ設備等の構造物への設置が可能となる設置方法が提供できる。
さらに、インフラ設備等の構造物に生じる亀裂や歪みなどによる変位に対して、微小な変位を視覚的に検出することができ、かつ、パターン光を用いることで発生するモアレパターンを読み取ることで遠隔で瞬時にその全体的な変位を高精度に検出することができる変位検出シートおよび変位検出方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る変位検出シートを用いてパターン表示体Ａ’を検出対象物体Ｂに設置した一例を説明するための概略図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はパターン表示体Ａ’の一部拡大平面図である。
【図２】本発明の他の一実施形態に係る変位検出シートの構造の一例を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の他の一実施形態に係る変位検出シートの構造の一例を説明するための、微細構造の拡大断面図である。
【図４】本発明の他の一実施形態に係る変位検出シートの構造の一例を説明するための概略断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は微細構造の拡大断面図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係る変位検出シートの構造の一例を説明するための概略断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は微細構造の拡大断面図である。
【図６】本発明に係るパターン表示体Ａ’に設けられたパターン表示部１１の別の例を説明するための平面図である。
【図７】本発明においてパターン表示体Ａ’にパターン光を照射した一例を説明するための概略図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は平行格子の場合のパターン表示体Ａ’とパターン光の拡大平面図、（ｃ）（ｄ）は傾斜格子の場合のパターン表示体Ａ’とパターン光の拡大平面図である。
【図８】本発明に係るパターン表示体Ａ’にパターン光を照射した別の例を説明するための概略図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はパターン表示体Ａ’とパターン光の拡大平面図である。
【図９】本発明に係るパターン表示体Ａ’にパターン光を照射して発生するモアレパターンの一例を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る検出対象物体Ｂに変位が発生した場合の一例を説明するための概略図であり、（ａ）は発生するモアレパターンを示す平面図、（ｂ）はその際のパターン表示体Ａ’の拡大平面図である。（ｃ）は照射するパターン光を９０度回転させた場合に発生するモアレパターンを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（全体の説明）
以下、本発明に係る変位検出シートとその製造方法、及び変位検出方法についての実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明の変位検出シートＡを用いてパターン表示体Ａ’を検出対象物体Ｂに設置した一例を説明するための概略図である。図１（ｂ）はパターン表示体Ａ’の一部分を拡大して示した平面図であり、表示パターン部１１が周期間隔ｐ１でＸ方向及びＹ方向に並列配置されている。
【００３０】
また、図２から図５は、本発明の変位検出シートＡの構造の一例を説明するための概略断面図である。さらに図６は、パターン表示体Ａ’に設けられたパターン表示部１１の他の例を示す平面図である。
また、図７、図８はパターン表示体Ａ’にパターン光を照射した一例を説明するための概略図であり、図９はパターン光を照射した際に発生するモアレパターンを示す図である。
図１０は、検出対象物体Ｂに亀裂が発生した場合の一例を説明するための概略図であり、（ａ）は発生するモアレパターンを示す図で、（ｂ）はパターン表示体Ａ’の一部分を拡大して示した平面図である。
【００３１】
なお、これらの図面において、Ｘ方向は変位検出シートの主面に平行な方向であり、Ｙ方向は変位検出シートの主面に平行でありかつＸ方向と交差する方向であり、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向に対して垂直な方向である。
【００３２】
図１に示されるパターン表示体Ａ’は、図２から図５に示す構造の変位検出シートＡを用いて検出対象物体Ｂの表面上に設置されている。また、図７（ｃ）のように、パターン光６２をＹ軸に対して角度θだけ回転させてパターン表示体Ａ’上にかざすと、図９のようにモアレパターン７１が発生する。
【００３３】
（変位検出シートＡの詳細説明）
図２（ａ）のように、変位検出シートＡは、支持基材２の一方の主面に樹脂層１２が積層され、この樹脂層１２の基材２と反対面にはある規則的な周期を持つ微細なレリーフ構造１５が形成されている。さらに樹脂層１２の一部には反射層１３が設けられており、反射層１３の上にはマスク層１４が形成されている。そして樹脂層１３およびマスク層１４の全体を覆うように、接着層４が設けられている。これら樹脂層１２、反射層１３、マスク層１４からなる領域をパターン表示部１１と呼ぶ。このパターン表示部１１の上面には、接着層４が設けられており、パターン表示部１１と接着層４を合わせてパターン表示体Ａ’とする。なお図２で変位検出シートＡは、パターン表示体と支持基材２を合わせたものである。
【００３４】
この変位検出シートＡを、例えば図１のように、接着層４の面を検出対象物体Ｂの表面に貼り付けて固定して設置することができる。
また、図２（ｂ−１）、（ｂ−２）のように、支持基材２とパターン表示部１１の間に剥離層３を設けることもできる。その場合、変位検出シートＡを、接着層４の面を検出対象物体Ｂの表面に貼り付けて固定し、その後、支持基材２を剥離することにより、パターン表示体Ａ’のみを検出対象物体Ｂ上に設置することができる。
すなわち、本発明の変位検出シートＡは、検出対象物体Ｂ上にパターン表示体Ａ’を設置するための転写箔や転写シートとして用いることができる。
【００３５】
以下、それぞれの層について説明する。
【００３６】
＜支持基材＞
支持基材２の材料としては特に限定しないが、樹脂フィルムからなる事が好ましく、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）などのプラスチックフィルムを用いることができるが、パターン表示体Ａ’を形成するときにかかる熱や圧力等によって、変形や変質の少ない材料を用いることが望ましい。なお、用途や目的によっては紙や合成紙、プラスチック複層紙や樹脂含浸紙等を支持基材２として用いてもよい。 
【００３７】
ただし、剥離層３を設けない場合は、検出対象物体Ｂの変動に追従できるような柔軟性のあるフィルム基材が好ましい。また、支持基材２を剥離しない場合には、下地の透過性
を高めるために支持基材２は透明なものが好ましく、全光透過率が８０％以上であることがより好ましい。透明基材の全光線透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法）により測定できる。
【００３８】
耐光性を付与するために、支持基材１１の内部もしくは表面上に紫外線吸収材料を含有する紫外線吸収層等を設けてもよいし、パターン表示部１２の上面にも紫外線吸収層等を設けてもよい。紫外線吸収層を有することにより、長期間にわたり日光に曝された場合でも支持基材が劣化することを防止できる。また、剥離層３の内部に紫外線吸収材料を含有させてもよい。
【００３９】
＜剥離層３＞
剥離層３は、支持基材２へパターン表示体Ａ’を剥離可能な程度に保持させる層である。支持基材２を剥離した後は、剥離層はパターン表示体Ａ’の最表面に露出し外的損傷からパターン表示体Ａ’を保護する。剥離層３は省略することもできる。
剥離層３として用いられる材料としては、樹脂および滑剤が使用できる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等が使用できる。例えば、アクリル樹脂やポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂である。また、滑剤としてはポリエチレンパウダー、パラフィンワックス、シリコーン、カルナバロウ等のワックスを使用することができる。これらは剥離層３として、支持基材２上にグラビア印刷法やマイクログラビア法等、公知の塗布方法によって形成される。剥離層３の厚みは、例えば、０．５μｍ以上５μｍ以下である。
また、図示しないが、支持基材２とパターン表示体Ａ’との間に剥離重さを調節する為の中間層等を設けてもよい。
【００４０】
＜パターン表示部１１＞
パターン表示体Ａ’のパターン表示部１１は、ある規則的な周期ｐ１で構成されている。図１（ｂ）において、破線はこの間隔ｐ１で区切られた単位領域の境界を示している。これら単位領域は、例えば、正方格子、短形格子および三角格子などの格子状に配列させることができるが、構造物の変位方向（Ｘ、Ｙ方向）を識別するために、図１（ｂ）のように正方格子状に配列していることが好ましい（詳しくは後述する）。
パターン表示部１１は、単位領域に対応して規則的に配列している。ここでは一例として、図１（ｂ）のように、パターン表示部１１は四角形状で単位領域の略中央部に位置しているとし、基材全面に亘って形成される。あるいは、パターン表示部１１は図６（ａ）のようにライン形状１１２、または（ｂ）のように格子形状１１３であってもよい。
【００４１】
また、パターン表示部１１は、光に対して回折、散乱、干渉のいずれかを生じさせる微細構造から形成されている。例えば図２に示すように、レリーフ構造１５からなる微細構造が形成されている。レリーフ構造は、例えば、表面レリーフ型ホログラムの製造方法のように、微細な凸部および／または凹部を設けた金型を樹脂層１２に押し付けることにより形成することができる。または、支持基材１１上に形成された熱可塑性樹脂層１２に、熱を加えながら金型を押し当てる方法（熱エンボス加工法）により得られる。あるいは、レリーフ構造は、支持基材１１上に紫外線硬化樹脂１２を塗布し、これに金型を押し当てながら基材側から紫外線を照射して樹脂硬化させ、その後金型を取り除く方法（ＵＶエンボス加工法）により得ることもできる。
【００４２】
このための金型は、例えば、電子線描画装置を用いて製造する。まず、レジスト層へ電子線を描画して樹脂からなるレリーフ構造を含んだ原版を作製する。次いで、電鋳法によって、原版に設けられたレリーフ構造の反転パターンを含んだ金型を作製する。その後、この金型のパターンを熱可塑性樹脂または電離放射線硬化樹脂層に転写して複数の版を製造し、これらの版から電鋳法によって複数の金型を作製する。
【００４３】
レリーフ構造が設けられた樹脂層１２の表面は、図２に示すようにその一部が反射層１３で覆われている。これにより、レリーフ構造の回折効率を高めることができる。反射層１３は省略することもできる。反射層１３は、例えば金属薄膜層である。例えば、アルミニウムや銀を真空蒸着法やスパッタリング法などにより形成することができる。
【００４４】
反射層１３としてアルミニウムの蒸着膜を用いた場合、パターン表示部１１は図２（ｂ−１）のような構成になる。具体的には、レリーフ構造が形成された樹脂層１２上の全面にアルミニウムで反射層１３を設け、その上にマスク層１４を、所定の周期的なパターン柄のグラビア版を作製し、それを用いてグラビア印刷にて形成することで、マスク層印刷部分はエッチング処理で残り、それ以外は除去されるので、任意の周期的なパターンを作ることができる。この方法では、例えば間隔ｐ１＝３００μｍで一辺長さ１５０μｍの周期的な四角パターンを形成することが可能である。
【００４５】
さらに細かいパターン、例えば間隔ｐ１＝１００ｎｍで一辺長さ７５ｎｍの周期的な四角パターンを形成する方法としては次の製法があげられる。まず樹脂層に同一アスペクト比のタテ溝とヨコ溝のレリーフ構造をＵＶエンボス法で形成し、この際ヨコ溝は周期的なパターン部のみに形成する。この表面上にアルミニウム蒸着膜、次いでＳｉＯｘ蒸着膜を形成し、最後にアルカリエッチング法によって金属膜の一部を除去することによって、微小な周期的なパターンを形成することができる。
このようにパターンを目視で認識できない程度まで細かくすることで、透過性が高くなり、検出対象物体Ｂの表面状態を、パターン表示体Ａ’を貼付した状態でも目視確認することが可能となる。
【００４６】
反射層１３は、１層または多層の誘電体膜でもよい。反射層１３として、例えば、透明な誘電体膜を使った場合、透過性が高いため、下地を目視で確認することができる。この場合のパターン表示部１１は、図２（ｂ−２）のような構成になる。具体的には、樹脂層１２上にレリーフ構造を所定の周期的なパターンで形成し、その上に全面に硫化亜鉛の蒸着膜を反射層１３として設けることで、任意の周期的なパターンを作ることができる。
【００４７】
（レリーフ構造による効果）
微細構造の一例として、前述のとおり図３のような正弦波回折格子・矩形回折格子・ブレーズド回折格子といったレリーフ構造１５があげられる。この構造によって実現される視覚効果について説明するにあたり、まず、レリーフ構造の溝のピッチと、入射光および回折光の波長と、照明光の入射角と、回折光の射出角との関係について説明する。
【００４８】
凹凸レリーフ構造に照明光を照射すると、入射光である照明光の進行方向および波長に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。
ｍ次回折光（ｍ＝０，±１，±２，・・・）の射出角βは、レリーフ構造の溝の長さ方向に対して垂直な面内で光が進行する場合、下記の式（１）から算出することができる。
ｍλ＝ｄ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ・・・式（１） 
この等式（１）において、ｄは凹凸構造の溝のピッチ（凹部または凸部の中心間距離）を表し、λは入射光および回折光の波長を表している。また、αは入射光の入射角を、βは回折光の射出角を表しており、ｍは次数であり、最も代表的な回折光は、１次回折光であることから、ｍ＝１と考えることができる。
【００４９】
ここで、検出対象物体に微小な変位がかかった際に、その変位に伴って、パターン表示部１１が伸縮もしくは角度変化し、レリーフ構造の溝のピッチｄが図３のようにｄ’に変化する。その結果、式（１）に沿って回折光の波長λ、または射出角βが変化することがわかる。回折光の波長λの変化によって、色が例えば緑色から赤色に変化する、あるいは
可視波長領域から不可視の例えば紫外領域に変化して画像が消失する（もしくはその逆）。すなわち、検出対象物体にかかった微小な変位を、パターン表示部１１の視覚的な変化として捉えて検出することが可能である。
【００５０】
（体積ホログラム構造）
微細構造の別の例として、図４（ａ）のようなフォトポリマー材料層１２２からなる、その膜厚方向に周期的な屈折率分布を持った体積ホログラム構造があげられる。
このような体積ホログラム構造において、検出対象物体に微小な変位がかかった際に、その変位に伴って、パターン表示部１１が伸縮もしくは角度変化し、屈折率分布の周期間隔ｅが図４（ｂ）のように変化する。ここで、フォトポリマー材料層１２２の屈折率分布ｅと入射角αとの関係は、下式（２）に沿うように示すことが出来る。
ｍλ＝ｅ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ・・・式（２） 
【００５１】
その結果、式（２）に沿って反射光の波長λが変化し、ここを通過した光の色が、例えば緑色から赤色に変化する。すなわち、前述のレリーフ構造と同様に、検出対象物体にかかった微小な変位を、パターン表示部１１の視覚的な変化として捉えて検出することが可能である。
【００５２】
（コロイド結晶構造）
微細構造の別の例として、図５（a）のようなコロイド結晶層１２３からなる特定波長の光を選択的に反射する構造があげられる。この構造によって実現される視覚効果について説明するために、コロイド結晶材料による反射について示す。
【００５３】
図５（ｂ）に示すように、ナノサイズ領域の大きさの粒径の良く揃ったコロイド粒子１２３ａが周期的に配列したものをコロイド結晶といい、多くの場合コロイド結晶は可視光周辺の光の波長と同程度の周期を有するため、そのような波長の光を選択的に反射する。
コロイド結晶は、粒子が３次元的に周期配列したものであるが、それは２次元平面状の粒子層を等間隔で積層したものと見なすことができ、この粒子層が作る平面は格子面と呼ぶ。このような３次元の周期構造体に光を照射すると、結晶が持つ特定の格子面の集団が、あたかも鏡のように特定の波長の光だけを反射する現象が起こる。この反射は、格子面一枚による反射ではなく、積層した格子面群による反射の足し合わせによる、総合的な効果であり、Ｂｒａｇｇ反射と言い、格子面の間隔ｆと、入射角αとの関係は、下式（３）に沿うように示すことが出来る。
ｍλ＝ｆ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ・・・式（３） 
【００５４】
ここで、検出対象物体Ｂに微小な変位がかかった際に、その変位に伴って、パターン表示部１１が伸縮もしくは角度変化し、コロイド結晶の格子面間隔ｄが図５（ｂ）のように変化する。その結果、式（３）に沿って反射光の波長λが変化し、そのためここを通過した光の色が、例えば緑色から赤色に変化する。すなわち、前述のレリーフ構造や体積ホログラム構造と同様に、検出対象物体にかかった微小な変位を、パターン表示部１１の視覚的な変化として捉えて検出することが可能である。
【００５５】
なお、いずれの微細構造も、レーザー光で照射した場合は回折光の波長λは変化せず射出角βのみが変化するため、回折光の射出角度の変化を検出して変位を確認する。一方、白色光で照射した場合は回折光の波長λも変化するため、回折光の色調変化を検出して変位を確認することができる。
また、回折光の射出角度変化や色調変化から微細構造の変化量を算出することで、検出対象物体Ｂの微小な変位の位置だけでなく、変位量や変位方向を見ることも可能である。
【００５６】
＜接着層＞
接着層４としては、パターン表示体Ａ’が検出対象物体Ｂに固定するために設けるもので、十分な粘着性を有する物であれば特に限定することなく公知の粘着材料、接着材料を使用することができるが、耐熱性・耐光性が高い材料を用いることが好ましい。例えばアクリル系の粘着剤などを用いることができる。
【００５７】
また、電離放射線が照射されることにより接着力が大きくなる接着材料を用いることもできる。具体的には、未反応状態の接着材をパターン表示部１１上に形成する。その後、変位検出シートＡを検出対象物体Ｂの所定位置に、接着層４の面が接するように配置してから、電離放射線を照射する。これにより、接着層が硬化し、検出対象物体Ｂと強固に接着するため、支持基材２を剥がしてパターン表示体Ａ’のみを検知対象物体Ｂに固定することができる。
未反応の材料としては、電離放射線が照射されることにより接着性を発現する材料であれば特に限定されないが、具体的な材料としては、例えば、電離放射線硬化型樹脂であるアクリル樹脂、エポキシ樹脂、電離放射線硬化型樹脂に用いられる硬化剤を用いることができる。
【００５８】
接着層４は印刷法により形成することができ、厚みとしては１０〜１００μｍ程度である。また、パターン表示部１１として微細構造を用いた場合は平滑性が重要となってくるため、検出対象物体Ｂの表面粗さも吸収するように、接着層４に弾力性を持たせるなどの工夫が必要である。なお、パターン表示部１１と接着層４の間に、必要に応じてアンカー層を設けてもよい。
【００５９】
最外層にはセパレータ（図示しない）を設けることもできる。使用時にはこのセパレータを剥離して検出対象物体Ｂに貼り付ける。セパレータとしては特に限定するものではないが、例えば紙材を用いることができる。具体的には剥離加工を施したコート紙などを用いることができる。
【００６０】
（検出対象物体Ｂへの設置）
以上のようにして作製された変位検出シートＡは、接着層４の面を検出対象物体Ｂに貼り付け、所定の方法で接着剤を硬化させるなどした後、支持基材２を剥がすことにより、パターン表示体Ａ’のみを検出対象物体Ｂの表面上に設置することができる。
【００６１】
本発明では、前述のとおりパターン表示部１１がそれぞれ微細構造を持っている。この微細構造は、例えば、その構造によってある特定の波長光を強めて色を呈することができ、したがって検出対象物体の変位に伴ってパターン表示部１１の構造が変化すると、観察される色が変化することになる。
【００６２】
本発明では、例えば周期ｄ１＝１００ｎｍで一辺長さ７５μｍのパターン表示部１１がそれぞれ微細構造を持っているため、そのひとつひとつの色調変化を検出することで、検出対象物体の微小な変位を検出することができ、従来技術で実施されてきた変位検出方法では不可能な、微小な範囲の変位検出が可能となる。
【００６３】
さらに、その色調変化量、すなわち波長λの変化量を測定することで、変位量や変位方向を知ることもできる。また、そのパターン表示部１１ひとつひとつの色調変化を全体的に見ることで、全体的な変位の方向などを検出することも可能である。色調変化の検出方法としては、高速フレームレートのカメラなどを用いることができる。
【００６４】
また、検出対象物体Ｂ上に転写されたパターン表示体Ａには支持基材を持たないため、従来構成で課題となっている支持基材自体の変動や劣化による影響を受けることはなくなる。
【００６５】
（テラヘルツ波）
微細構造の別の例として、テラヘルツ波の光を選択的に反射する構造があげられる。例えば、アルミニウムなどの金属反射層をパターンで作製することによって、反射光に固有の波形パターン（波長に対する反射率）を持たせることができる。これによって、検出対象物体に変位が生じた場合に、金属反射層のパターン形状が変化して、反射光の波形パターンも変化する。この変化を検出することによって、検出対象物体の微小な変位を検出することが可能となる。
【００６６】
（レーザーモアレ）
以下に、検出対象物体Ｂの巨視的なひびや歪などによる変位を検出する方法について示す。パターン表示部１１は、ある規則的な周期ｐ１で形成されている。一方、図７のように、パターン表示部１１と類似した周期性を持つようなパターン光６を作製し、パターン表示体Ａに照射する。
具体的には例えば、所定パターンに設計した光学フィルタを備えたレーザー装置に光学ヘッドを付けてレーザー光を照射することでパターン光６を作製し、照射する。これにより、パターン表示部１１とパターン光６とで２つの周期構造を持つパターンが重なり、これらの光学的な干渉によって、モアレパターンが表示される。
【００６７】
具体的なモアレパターン作成の方法としては、図７（ｂ）のように、周期間隔の異なる２つのパターン（例えばｑ１＞ｐ１）を平行に重ね合わせる方法（平行格子）と、図７（ｃ）あるいは（ｄ）のように同じ間隔の２つのパターン（ｐ１＝ｑ１）を角度θずらして重ね合わせる方法（傾斜格子）があげられる。
【００６８】
これらはいずれも、２つの周期パターンが光学的に干渉することで明暗パターンからなるモアレパターンが生じ、検出対象物体Ｂの変位を任意の拡大倍率でモアレパターンの移動量として表示させることができる。そして、拡大倍率は下記式（４）〜（７）によって、周期間隔ｐ１、ｑ１もしくは角度θを設定することで決定することができる。
＜平行格子の場合＞
変位の拡大倍率Ｘ＝ｐ１／（ｑ１−ｐ１）              ・・・式（４）
モアレパターンの周期Ｄ＝ｐ１×ｑ１／（ｑ１−ｐ１）  ・・・式（５）
＜傾斜格子の場合＞
変位の拡大倍率Ｘ＝１／（２×ｓｉｎ（θ／２））            ・・・式（６）
モアレパターンの周期Ｄ＝ｐ１／（２×ｓｉｎ（θ／２））    ・・・式（７）
なお、モアレパターンの作成の方法としては、上記２つの方法以外に、図８のようにｘ、ｙ方向の直線格子を重ね合わせる方法や、２つの同心円群による方法などもあげられる。
【００６９】
図９は、図７（ｃ）のようにｘ方向に周期的なラインパターンをもつパターン光６２を角度θずらしてパターン表示体Ａ’に照射した際に発生するモアレパターン７１を示しており、ｙ方向に周期的なモアレ縞が拡大されて表示される。
ここで、検出対象物体Ｂ上のｙ方向に変位（例えば、構造物のひびや歪による）が発生すると、図１０（ａ）のようにモアレパターン７２が変化する。この変化は、図１０（ｂ）のように、検出対象物体Ｂに設置されたパターン表示体Ａ’上のパターン表示部１１の周期が、変位発生箇所において変化する（即ち周期間隔ｐ２に広がる、ｐ２−ｐ１＝検出対象物体の変位量となる）ため、変位発生箇所におけるモアレパターンが移動したことによる変化である。このモアレパターンの変化を観察して確認することで、検出対象物体Ｂの変位を検出することが可能であり、かつ、この移動量Ｌ１を測定し設定した拡大倍率を用いることで、変位量を測定することができる。
【００７０】
本発明では、パターン表示体Ａ’とパターン光６の重ね合わせによりモアレパターン７
を発生させている。パターン光６は、周期ｑ１や角度θを自由に瞬時に変化させることが可能であり、したがって変位量に合わせて拡大倍率を変えることが可能である。
すなわち、全体的な大きな変位を確認するときは拡大倍率が低くなるようにパターン光の周期e１または角度θを大きく設定し、局所的な小さな変位を確認するときは拡大倍率が高くなるように周期ｑ１または角度θを小さく設定することが可能である。
【００７１】
また、パターン光６は、その形状も瞬時に変化させることが可能であり、例えば、図７（ｃ）、（ｄ）のようにｘ方向とｙ方向に周期的なラインパターンをもつパターン光６２、６３を瞬時に切り替えることができる。これにより、パターン光６３を照射した場合は、図１０（ｃ）のように発生するモアレパターン７３のように、ｘ方向に周期的なモアレ縞が拡大されて表示され、先ほどと同様に、モアレパターンの移動箇所を確認し、移動量Ｌ２を測定することで、ｘ方向の変位箇所と変位量を検出することが可能となる。すなわち、パターン光の周期方向を変えることで、変位の方向を検出することができる。
また、パターン表示部１１にあらかじめモアレパターンで文字などが出現するように設計しておくことで、あるパターン形状の光を照射したときはその文字が出現して位置コードとして使い、他のパターン形状の光では変位を検出することも可能である。
【００７２】
（構成の効果）
以上のように本発明では、検出対象物体Ｂ上にはパターン表示体Ａを設置し、パターン光６と重ね合わせることでモアレパターンを発生させ、そのモアレパターンの変化で検出対象物体の全体的な変位を検出する方法を特徴としている。そして、微小な変位の検出は、パターン表示部のひとつひとつの色調変化等を視覚的に確認することで検出する。すなわち、全体的なマクロな変化と、局所的なミクロな変化を同時に遠隔で観察し検出することが可能となる。
また、この方法によって、パターン表示体Ａを設置する際には位置合わせ等は必要なく、これまで課題となっていた設置の煩雑さを解消することができる。
【００７３】
なお、変位検出シートは、扱いやすい所定の幅を持たせたテープ形状にすることもでき、例えば、検出対象物体の亀裂が生じやすい箇所に貼り付けて、重点的にモニタリングすることも可能である。
【実施例】
【００７４】
本例では、図１〜図３、及び図４、図５を参照しながら説明した構成とほぼ同様の構成を有する変位検出シートＡについて説明する。
【００７５】
（実施例１）
・変位検出シートＡの作製
支持基材２として厚さ３８μｍのＰＥＴフィルムを用い、ポリアミドイミド樹脂にポリエチレン粉末を配合した剥離層インキを乾燥後の膜厚が１μｍとなるよう塗布乾燥させ、剥離層３を作成した。
次に、パターン表示部１１として、ウレタン−アクリル系樹脂からなる樹脂層インキを乾燥後の膜厚が１μｍになるように塗布乾燥させ、ロールエンボス法にて回折格子を構成する凹凸レリーフパターンを形成した。凹凸レリーフパターン形状としては、１μｍピッチのライン／スペース（空間周波数１０００本／ｍｍ）を持つ回折格子とした。さらに、アルミニウムを５０ｎｍの膜厚となるよう真空蒸着して、無機蒸着層を形成した。その上に、酢酸ビニル樹脂からなるマスク層を、レーザポーシェル版２５０線網点率４５％のグラビア版を用いて、グラビア印刷により膜厚約１．５μｍとなるように網点パターンを印刷し、さらにアルカリエッチング法によってマスク印刷部分以外のアルミを除去することによって、１００μｍ周期で４５μｍ格子が規則的に配置したパターン表示部１１を得た。
その後、アクリル系粘着剤をコーティングにより平均膜厚約２μｍで形成し、最後に剥離紙を設け、変位検出シートＡを作成した。  
【００７６】
・検出対象物体Ｂへの設置
以上のようにして作製された変位検出シートＡを、剥離紙を剥がして接着層４面を検出対象物体Ｂに貼り付けた後、支持基材２を剥がすことにより、パターン表示体Ａ’のみを検出対象物体Ｂの表面上に設置することができた。その際、位置合わせは不要であり、容易に設置することができた。
【００７７】
・パターン光照射による変位検出
波長６４０ｎｍ、出力３０ｍＷのレーザー装置に２５平行線の光学フィルタを設置して、ラインパターンのパターン光を作成した。これを、上述の検出対象物体Ｂに設置したパターン表示体Ａ’に照射した。このとき、ラインパターンが１００μｍ周期でｘ方向に対して０．０５度傾斜するようにパターン光を設置した。その結果、ｙ方向に周期的なライン形状のモアレパターンが確認できた。拡大率は２０倍であり、よってモアレの周期は２ｍｍである。ここに、ｙ方向に０．３ｍｍ幅の亀裂を入れると、その箇所でモアレパターンが移動することが遠隔で直ちに検出できた。その移動量を測定すると６ｍｍで、亀裂の幅が０．３ｍｍであることも確認できた。
【００７８】
・微小な変位の検出
一方、パターン表示部１１を高速フレームレートカメラで観察すると、亀裂が入る前後で色調が変化していることが確認できた。この色調変化している部分は、前述のモアレパターンの移動箇所だけでなく、その周辺の微小な歪に伴った変位部にも見られた。さらに、その色調変化（波長）量を測定することで、変位量や変位方向を確認することができた。
すなわち、亀裂を入れた際に発生した微小な歪については、パターン表示部１１の光学特性が変化していることを検出してその変位を確認することができた。
【００７９】
（実施例２）
変位検出シートＡの作製方法と検出対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。但し、レリーフ構造形状としては、クロスグレーティング構造とし、４００ｎｍピッチ、構造深さ３５０〜４５０ｎｍとした。
これにより、実施例１と同様に、パターン光照射による変位検出と、微小な変位検出が同様に確認できた。但し、前述のようなレリーフ構造形状にすることにより、正面ではなく深い角度で光が入射した際に回折光が射出されるため、特に、変位検出物体が配管など湾曲した形状を持つ場合にその色調変化を顕著に確認することができた。
【００８０】
（実施例３）
変位検出シートＡの作製方法と検出対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。但し、レリーフ構造形状としては、図３（ｂ）のような構造深さが略均一な矩形パターンがランダムに配置している構造とした。この構造は、構造深さによって固有の色を表示することができる。
これにより、実施例１と同様に、パターン光照射による変位検出と、矩形パターンの構造深さｄの変化による色調変化による微小な変位検出が確認できた。
【００８１】
（実施例４）＜体積ホログラム＞
・変位検出シートＡの作製
支持基材２として３８μｍのＰＥＴフィルムを用い、ポリアミドイミド樹脂にポリエチレン粉末を配合した剥離層インキを乾燥後の膜厚が１μｍとなるよう塗布乾燥させ、剥離層３を作成した。
この上に、パターン表示部１１として、フォトポリマー材料を用いて体積ホログラム層を作製、パターンでレーザー露光することでパターン状に、回折光をもつ体積ホログラム層を作製した。さらに接着層を設けることで、図３のような変位検出シートＡを作製した。
検出対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。
これにより、実施例１と同様にパターン光照射による変位検出が確認できた。また、微小な変位については、体積ホログラム層の色調変化を確認することで同様に検出することができた。
【００８２】
（実施例５）＜コロイド結晶＞
・変位検出シートＡの作製
支持基材２として３８μｍのＰＥＴフィルムを用い、ポリアミドイミド樹脂にポリエチレン粉末を配合した剥離層インキを乾燥後の膜厚が１μｍとなるよう塗布乾燥させ、剥離層３を作成した。
この上に、パターン表示部１１として、シリカ粒子水分散液を用いてコロイド結晶層をパターンで作製し、さらに接着層を設けることで、図４のような変位検出シートＡを作製した。検出対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。
これにより、実施例１と同様にパターン光照射による変位検出が確認できた。また、微小な変位については、コロイド結晶層の色調変化を確認することで同様に検出することができた。
【００８３】
（比較例）
実施例１と同様の周期パターンをＰＥＴフィルム上に直接印刷して、印刷からなるパターン表示部を作製した。これを２枚作製し、検出対象物体上に重ねて配置した。このとき、パターン表示部の位置を精度よく合わせて、かつｘ方向に対して０．０５度傾斜するように２枚を配置する必要があり、非常に煩雑な作業となった。また、経時でＰＥＴフィルムが変動したため、亀裂がない箇所でもモアレパターンの移動が検出されてしまった。また、微小な歪については検出することはできなかった。
【００８４】
以上の結果から、本発明の変位検出シートを用いることによって、検出対象物体へ容易に設置することができ、さらに、検出対象物体に生じる亀裂や歪みなどによる変位に対して、微小な変位を視覚的に検出することができ、かつ、パターン光を用いることで発生するモアレパターンを読み取ることで遠隔で瞬時にその全体的な変位を検出することが可能なことが確認された。また変位検出作業が従来の方法よりも簡便かつ高精度にできた。
【符号の説明】
【００８５】
Ａ  変位検出シート、    Ａ’  パターン表示体
Ｂ  検出対象物体
２  支持基材、  ３  剥離層、  ４  接着層
６  パターン光
１１、１１２、１１３  表示パターン部
１２  樹脂層、  １３  反射層、  １４  マスク層
１５  レリーフ構造
６１、６２、６３  パターン光
７１、７２、７３  モアレパターン
１２２  フォトポリマー材料層
１２３  コロイド結晶材料層
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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