(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、当該基板表面に、多数の格子線により構成された回折格子を備えた回折格子パターンにおいて、
前記回折格子は、方向，空間周波数，深さ，の少なくとも何れかが異なる複数の種類の領域を含むものであり、
前記格子線の端部の形状は、前記複数の種類の領域同士の境界部分において、当該格子線の幅よりも短い線分からなる階段状形状であることを特徴とする回折格子パターン。
【請求項２】
前記基板上の回折格子が設けられた領域は、回折格子のない領域に囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の回折格子パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に、回折格子からなる微小なセル（ドット）をマトリクス状に複数個配置し、それらの集まりによって表現されるパターン（マルチドットパターン）に関し、特に、解像度が高く、パターン（絵柄）の外形を規定する輪郭線が滑らかな回折格子パターンに関する。
【背景技術】
【０００２】
平面状の基板の表面に、回折格子からなる微小なドットを複数個配置することにより構成されるディスプレイが多く使用されている。
このようなディスプレイを作製する方法としては、特開昭６０―１５６００４号公報に例示されるような方法が公知である。この方法は、レーザー光の２光束干渉による微小な干渉縞（回折格子）を、そのピッチ，方向，および光強度を変化させて、感光性フィルムに次々と露光するものである。
【０００３】
一方、レーザーではなく電子ビーム露光装置を用い、かつコンピュータ制御により、平面状の基板が載置されたＸ―Ｙステージを移動させて、基板の表面に、回折格子からなる複数の微小なドットを配置することにより、回折格子パターンが形成されたディスプレイを作製する方法が提案されている。
上記方法は、特開平２―７２３２０号公報や米国特許５，０５８，９９２号に開示されている。
電子ビームを用いる方法によれば、回折格子（格子縞）を直接描画するため、格子間隔を任意に変えたり、直線に限らず曲線などの回折格子（格子縞）とできるなど、作製するパターンの自由度が飛躍的に向上する。
【０００４】
上記のディスプレイ（以後、回折格子パターンと称する）は、通常の印刷では表現できない指向性を持つ光沢を奏することから、興味ある視覚効果（アイキャッチ効果）を持つ表示体として、また、偽造防止を目的としたセキュリティ商品としての用途に広く応用されている。
【０００５】
ところで、このようなパターンでは、それぞれ固有の回折格子をもつ微小なドット毎に露光（または、描画）が行なわれるため、形成するパターン（絵柄）の外形を規定する輪郭線は、最小構成単位であるセル（ドット）の形状に依存することになる。
２光束干渉によるドットは、レーザー光の断面形状に依存するため概ね円形であり、隣接するドットを密接させて、回折格子を隙間無く敷き詰めることは不可能であると共に、パターン（絵柄）の外形を規定する輪郭線は、円弧を有することになる。
【０００６】
また、電子ビームを用いる方法によるセルは、内部の格子縞を直接描画するため、形状の制約を受けず、任意の形状をとりうる。
パターンを構成する最小単位として回折格子セルを採用する場合、特に、デジタル・データに基づいてコンピュータ制御によりパターンを作製するにあたり、セルの形状は矩形で、その配置はマトリクス配列であるのが一般的である。
この場合、パターン（絵柄）の外形を規定する輪郭線は、矩形を構成する直線を有することになる。
【０００７】
パターン（絵柄）の外形を規定する輪郭線を滑らかにするためには、画素となる回折格子セルを微小にするほど、目標とする輪郭線に近似させられるが、パターンを構成する回折格子セルの数が膨大になり、作製に時間と労力を一層要することになる。
【０００８】
また、あくまで回折格子セルをパターンの構成単位とすると、隣接するセル間の接合部分での回折（ドットの輪郭を決定する境界線による）の影響を、依然として残すことになる。
セル単位で回折格子を基板上に配置するパターンにとって、セルの外形が生じさせる光の散乱がノイズ成分となることは不可避で、このノイズ成分はパターンのデザインによって変動するため定量的にとらえることが困難であり、同じ回折格子パターンの作製方法を用いても、使用される回折格子の種類に応じて、ノイズ成分が少なく品質の高いものもあれば、ノイズ成分を多量に含んだ品質の良くないパターンができることもある。後者では、パターンの彩度が低下し、全体に白みを帯びた画像となる傾向がある。
【０００９】
特に、回折格子セルと回折格子のない領域（以後、便宜的に、非回折格子セルと称することもある）が隣接する部分では、非回折格子セルからは回折光は発生しないため、回折格子セルの外形に起因するノイズ成分が顕著に観察されることとなる。
【００１０】
加えて、マトリクス配列された矩形の画素を構成単位とする回折格子パターンでは、そのことを認識する悪意の者に、画素構造に基づく解析がされて、模造・偽造が行なわれる惧れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の回折格子パターンでは、回折格子からなるセルを構成単位としており、パターン全体の中で、各ドットはその状態を維持しているため、上記のような問題を有していた。
本発明は、作製時間と労力の大幅な増大を招くことなく、目標とする輪郭線に近似させて、外形を規定する輪郭線が滑らかであり、彩度が低下しない回折格子パターン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】
【００１２】
（削除）
【００１３】
本発明の請求項１の回折格子パターンは、基板と、当該基板表面に、多数の格子線により構成された回折格子を備えた回折格子パターンにおいて、
前記回折格子は、方向，空間周波数，深さ，の少なくとも何れかが異なる複数の種類の領域を含むものであり、
前記格子線の端部の形状は、前記複数の種類の領域同士の境界部分において、当該格子線の幅よりも短い線分からなる階段状形状であることを特徴とする回折格子パターンである。
【００１４】
本発明の請求項２の回折格子パターンは、前記基板上の回折格子が設けられた領域は、回折格子のない領域に囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の回折格子パターンである。
【００１５】
特許請求の範囲に記載されていない第一の別発明（別発明１）の回折格子パターンは、
基板表面に、方向，空間周波数，深さ，の少なくとも何れかが任意に変化した回折格子
が配置されて構成される回折格子パターンにおいて、
回折格子を構成する格子線は、その輪郭が回折格子の形成される領域の外形に応じた任
意の形状でありうることを特徴とする。
特許請求の範囲に記載されていない別発明２の回折格子パターンは、
回折格子を構成する格子線の少なくとも端部を規定する線分が、格子線幅よりも細かい
辺を持つことを特徴とする別発明１記載の回折格子パターンである。
特許請求の範囲に記載されていない別発明３の回折格子パターンは、
回折格子が等しい単位セルが隣接集合して構成される特定形状の領域については、その
領域の輪郭を規定し、前記輪郭の内部で位相のずれがなく連続した回折格子が、単位セル
毎ではなく前記領域毎に形成された構成であることを特徴とする別発明１または２に記載
の回折格子パターンである。
特許請求の範囲に記載されていない別発明４の回折格子パターンは、
形成される回折格子が異なる領域の境界では、その境界線に応じて、格子線幅よりも細かい辺により、格子線の少なくとも端部の輪郭が規定された構成であることを特徴とする別発明１〜３の何れかに記載の回折格子パターンである。
特許請求の範囲に記載されていない別発明５の回折格子パターンは、
形成される回折格子が異なる領域として、回折格子を有する領域と回折格子の存在しな
い領域との関係も含むことを特徴とする別発明４記載の回折格子パターンである。
特許請求の範囲に記載されていない別発明６の回折格子パターンは、
１インチ当たり２５０００本以上の格子線が形成された構成であることを特徴とする別発明１〜５の何れかに記載の回折格子パターンである。
特許請求の範囲に記載されていない別発明７の回折格子パターンは、
１μｍ角以下のセル構造により、格子線の外形が規定されることを特徴とする別発明１〜６の何れかに記載の回折格子パターンである。
【００１６】
（削除）
【００１７】
（削除）
【００１８】
（削除）
【発明の効果】
【００１９】
本発明による回折格子パターンは、回折格子が形成されたセルを構成単位とするものでなく、再現しようとするパターンを回折格子毎に領域として形成し、前記セルよりも細かく、格子線幅以下のサイズのセル構造に基づいて、その領域の輪郭を規定するため、以下に示す効果が期待できる。
（１）回折格子セルの外形が認識できないほど細かいため、スキャナなどで読み取った対象物の情報や、ドローデータにより定義された形状の情報が損なわれず、対象物のもつイメージ（外観，雰囲気）を忠実に再現することが可能であり、偽造品との差異も明確に表現することができる。
【００２０】
（２）回折光を発生する回折格子セルと、回折光を発生しないセルとの境界が滑らかに構成されているので、絵柄の外形がぼけず、明暗のコントラストが高く、Ｓ／Ｎ比が高い像を観察することができる。
【００２１】
（３）回折格子レベルの拡大率で観察を行った際に、回折格子セルの集まりにより表現された絵柄の周りに異なる空間周波数，角度を持つ回折格子セルが存在しないため、絵柄の認識を容易かつ正確に行うことができる。
【００２２】
（４）ドットマトリクスのデータを元にした回折格子パターンでありながら、回折格子レベルの拡大率で観察を行っても、セル形状が認識されることがないため、製法や元データの断定が困難であり、極めて偽造されにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、従来の回折格子パターンの一例を示す説明図である。
このように、セルを構成単位として、基板上に複数個のセルを配置してパターン（絵柄，模様）を形成する場合、肉眼で観察する限り、絵柄，模様のアウトライン（同図では、女性の肌／洋服の縁／洋服の３領域を、３種類の回折格子により構成している）は滑らかであるとみなすことができる。
【００２４】
しかし、図中の拡大図に示すように、このような回折格子パターンではセルの外形がどのような形状を成しているのかが認識でき、このセルの外形により切り取られた格子線の外形部分に起因する回折光が、本来の設計方向（格子線に垂直な方向）とは異なる方向に散乱してしまい、回折格子パターンの像全体が白みを帯びる原因となる。
【００２５】
図２により、このことを詳述すると、セルが矩形などの形状で整然と配置されている場合、セルの外形に依存して生じる回折，散乱によるノイズ成分（同図では、冗長な回折光と記す）は、上下方向および左右方向に強く現われる傾向があり、回折格子パターンを観察した時に、本来見えては好ましくない方向から何らかの回折光が観察されてしまい、問題となることが多い。
【００２６】
特に、図３に示すように、回折格子セルと非回折格子セルが隣接する部分で、回折光を発生する回折格子セルと発生しない非回折格子セルの明暗のコントラストから上記ノイズ成分が強く知覚されることとなる。
【００２７】
このようなノイズ成分は、回折格子のピッチよりも大きな間隔で、セルの外形部分を規定する線分が、本来の設計である格子方向と異なる角度で存在する時に発生しやすく、回折格子のピッチよりも小さな間隔でそのような形状（線分）が配置されている場合は、光学的な振舞いは不定であり、ノイズ成分が強く認識されることはない。
【００２８】
回折格子セルを単位画素とするパターンでの輪郭線を一層滑らかにするためには、回折格子セルを極力小さくすることが有利であることは自明であるが、さらにセルを小さくし（元となるデジタル画像の解像度を向上させ）、格子線幅よりもセルの大きさが小さくなった場合を考える。
ここで、内部に回折格子が形成された画素単位である回折格子セルとは、概念が異なるため、格子線幅よりも小さいセルは、「セル構造」と称して両者を区別する。
セル構造がパターン内に存在するケースは、セル構造が格子線の中に埋まってしまうか、セル構造が全く格子線の中に属さないか、格子線のアウトライン上にセル構造が配置されるか、の何れかのケースに当てはまる。
【００２９】
何れのケースにおいても、同一種類のセル構造が単体で存在してしまうと、格子線の形状とは全く関係のない、セル構造の外形に依存したパターンが生まれてしまうため、格子線の外形を構成するのに十分な数の同一セル構造の群があることが前提となるが、セル構造を格子線の外形よりも十分に小さくすることで、格子線のピッチよりも細かく、光学的に滑らかであるとみなすことのできる外形を有する格子線を構成することが可能である。
【００３０】
図４は、図１と同じ回折格子パターンを、上記の考えに基づいて作製した一例を示す説明図である。
図中の拡大図に示すように、左下がり，右下がり，水平の３種類の回折格子（格子線）を採用する点では図１と等しいが、図４では、回折格子が等しいセルが隣接集合して構成される特定形状の領域については、その領域の輪郭を規定し、前記輪郭の内部で位相のずれがなく連続した回折格子が、セル毎ではなく領域毎に形成された構成となっている。
【００３１】
右下がりと水平の回折格子が隣接する境界を、同図中でさらに拡大して示す。
回折格子を構成する格子線の端部の形状を規定する線分が、格子線幅よりも細かい辺を持つ上述の「セル構造」により規定されるため、端部が階段状となり、一層滑らかな輪郭が実現される。
【００３２】
この場合においても、格子線のアウトラインに依存する光の回折，散乱が生じることに総じてセル構造の外形に依存した方向にノイズ成分が強く出る現象を抑制することが可能である。
【００３３】
一般に、回折格子は１０００本前後／ｍｍの格子線を持ち、レリーフ型の回折格子で溝部（谷）を格子線とした場合、格子線の外形を規定することで、本発明の効果を見込むためには、セル構造の大きさは１μｍ角以下であることが望ましい。
【００３４】
このような条件に基づいて定義された回折格子パターンは、格子線のアウトラインが滑らかであり、ノイズ成分も少ないことから高精細な絵柄を表現することが可能である。
【００３５】
図５に示すように、回折格子による特定の絵柄（図中の「ＴＯＰ」の文字）が、他の回折格子と隣接して存在していると、絵柄の認識が困難である。
一方、図６に示すように、回折格子による文字の周囲に非回折格子セルを配置すると、より一層絵柄の視認効果を高くすることができる。他の絵柄を構成する回折格子からの回折光が周囲に存在しない分、アウトラインの認識が容易となるからである。
【００３６】
この高い視認効果は、肉眼で回折格子パターンを観察する際にも、顕微鏡などを用いて拡大観察する際にも、同様に見込むことができる。
特に、これまでの大きな回折格子セルで表現されたマイクロ文字などの微細なパターンは滑らかなアウトラインを形成できず、外形は回折格子セルのサイズに依存したものとなっていた。
【００３７】
このようなマイクロパターンが、周囲の回折格子セルと隣接して存在していると、パターンの認識が困難であり、同時に偽造品との差違も明確にすることができなかった。
【００３８】
本発明による滑らかなアウトラインを有する回折格子の周囲に非回折格子セルを配置することで、回折格子が光らない条件でも絵柄の形状の視認効果が高く、絵柄の認識が容易で、高精細なパターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の回折格子パターンの一例を示す説明図。
【図２】回折格子セルの外形部分で発生するノイズ成分を表す説明図。
【図３】回折格子セルと非回折格子セルの隣接する部分を示す説明図。
【図４】本発明による回折格子パターンの一例を示す説明図。
【図５】回折格子パターンの一例を示す説明図。
【図６】回折格子パターンの一例を示す説明図。
【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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