JP6908037B2 - 光学フィルムおよび表示体 - Google Patents

Description

本発明は、計算機によって計算された空間情報の位相成分を記録するための、例えばホログラムに適用される光学フィルムおよび表示体に関する。

近年、計算機によって計算された光の干渉に基づいて制御される光学フィルムとして、計算機合成ホログラムに関する以下の先行技術文献があげられる。

先行技術文献の例は、証券、カード媒体および個人認証媒体において使用されるものである。例えば非特許文献１には、光の干渉効果を計算機によって計算する手法が開示されている。

干渉縞の情報は光の振幅強度の情報であり、光の振幅強度を光学フィルム上で記録する場合には、記録の方法によるが、再生時に光の強度を落としてしまう可能性がある。また、特許文献１および特許文献２には、参照光と物体光の、光の干渉波の強度を計算し、干渉縞を作製することが開示されている。

特許第４２５６３７２号明細書 特許第３８１０９３４号明細書

久保田敏弘著、「ホログラフィー入門」朝倉書店

しかしながら、この方法は、参照光が前提となった計算方法であり、物体光を再生する場合には、計算時に定義した参照光の情報が必要となってしまう。つまり、記録時の参照光の情報と同じ条件で光学フィルムを照明した場合にのみ、記録時と同じ条件で再生像が再生される。したがって、再生像は、記録時の参照光の条件に制限された条件でしか得られないという問題がある。

また、計算機合成ホログラムでは、従来、計算時間の低減や、絵柄の作製や、他の光学フィルムとの組み合せ等といった個々の課題を解決する方法はあるものの、これらを同時に解決するのに適した技術は、今までのところ実現されてない。

本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、記録時の参照光の条件を用いずに再生像を再生できるように、計算機によって計算された空間情報の位相成分を記録する光学フィルムおよび該光学フィルムが貼り付けられた表示体を提供することを目的とする。

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。

請求項１の発明は、記録面を備えた光学フィルムにおいて、記録面は、再生像の各再生点からの光の位相成分が計算される、各再生点に１対１で対応する計算要素区画と、位相成分に基づいて計算された位相角が記録される位相角記録領域と、位相角が記録されない位相角非記録領域とを有し、計算要素区画と位相角記録領域とが重なる重複領域に、位相成分に基づいて計算された位相角を記録する。

請求項２の発明は、請求項１の発明の光学フィルムにおいて、各再生点からの光の位相成分を単位ブロック毎に計算し、位相成分に基づいて計算された位相角を、位相角記録領域に単位ブロック毎に記録する。

請求項３の発明は、請求項２の発明の光学フィルムにおいて、計算要素区画は、下記式に示す視野角θによって規定され、
θ＜（Ａ／ｍ）、
ここで、(λ／２ｄ)≦１である場合、Ａ＝ａｓｉｎ（λ／２ｄ）であり、λは光の波長、ｄは単位ブロックの視野角方向における配列間隔、ｍは３以上の実数である。

請求項４の発明は、請求項２の発明の光学フィルムにおいて、位相角は、位相成分から、下記式に従って計算され、

ここで、Ｗ（ｋｘ，ｋｙ）は位相成分、ｎは再生点の数（ｎ＝０〜Ｎｍａｘ）、ａｍｐは再生点の光の振幅、ｉは虚数、λは再生する際の光の波長、Ｏ_ｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点の座標、（ｋｘ，ｋｙ，０）は単位ブロックの座標、φは位相角であり、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘは計算要素区画の範囲を規定する座標であって再生点毎に異なる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角記録領域に、機械読取可能なコードを記録する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角非記録領域が、鏡面である。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角非記録領域に、位相角以外の情報を記録する。

請求項８の発明は、請求項７の発明の光学フィルムにおいて、位相角以外の情報が、光の散乱、反射、および回折特性のうちの少なくとも何れかを含む情報である。

請求項９の発明は、請求項１乃至８のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、短冊形状をなす複数の位相角記録領域によってストライプ形状が形成されるように、短冊形状をなす複数の位相角記録領域を、記録面上に周期的に配置する。

請求項１０の発明は、請求項１乃至８のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、矩形形状をなす複数の位相角記録領域によって格子形状が形成されるように、矩形形状をなす複数の位相角記録領域を、２次元状に周期的に配置する。

請求項１１の発明は、請求項１乃至８のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角記録領域が、文字や絵柄を表す図形の形状である。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明の光学フィルムにおいて、図形を、個人認証情報として利用する。

請求項１３の発明は、請求項１乃至１２のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、複数の計算要素区画が、位相角記録領域内で重ならない。

請求項１４の発明は、請求項１乃至１３のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、複数の再生点が、記録面と平行な同一平面上に存在する。

請求項１５の発明は、請求項１３の発明の光学フィルムにおいて、重ならない複数の計算要素区画の各々を、異なる色を用いて着色する。

請求項１６の発明は、請求項１乃至１５のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角を、記録面の単位ブロックの高さとして、重複領域に記録する。

請求項１７の発明は、請求項１乃至１５のうち何れか１項の発明の光学フィルムにおいて、位相角に応じて、記録面のボイド量を変調させたボイドを、重複領域における対応する単位ブロックに埋め込むことによって、位相角を重複領域に記録する。

請求項１８の発明は、請求項１乃至１７のうち何れか１項の発明の光学フィルムが、対象物に貼り付けられてなる表示体である。

請求項１９の発明は、請求項１８の発明の表示体において、光学フィルムの記録面上に、透明な反射層を有する。

請求項２０の発明は、請求項１８または１９の発明の表示体において、対象物が機能層を有する。

請求項２１の発明は、請求項２０の発明の表示体において、機能層が印刷層である。

請求項２２の発明は、請求項２０または２１の発明の表示体において、機能層に、機械読取可能なコードを記録する。

請求項１の発明の光学フィルムによれば、計算要素区画を設けることによって、計算機による計算時間を短縮し、空間情報のノイズを減らし、鮮明なホログラムを得ることが可能となる。

この計算では特に、光の振幅情報はそのままで、位相角のみを計算する。従って、光の位相成分のみが変調され、光の振幅については理論上変調されない。このため、明るさを変化させることなく、高輝度を保ったまま光を制御することが可能となる。

また、位相角を記録するための位相角記録領域と、位相角が記録されない位相角非記録領域とを分けて設けることによって、計算機による計算時間をさらに短縮することも可能となる。それに加えて、光学フィルムに当たる光の割合をコントロールすることも可能となる。

さらには、再生点において再生される再生像の明るさを、位相角非記録領域を設けない場合に対して、（位相角記録領域）／（位相角記録領域＋位相角非記録領域）だけ暗くすることができる。これによって、光の明暗をコントロールすることが可能となる。

また位相角記録領域に光が照射された場合にのみ、再生点にホログラムを再生することが可能となる。すなわち、位相角記録領域が大きいほど、明るい再生像を再生することができ、小さいほど、暗い再生像しか再生できないようにすることができる。

請求項２の発明の光学フィルムによれば、各再生点からの光の位相成分を単位ブロック毎に計算し、位相成分に基づいて計算された位相角を、位相角記録領域に単位ブロック毎に記録することができる。

請求項３の発明の光学フィルムによれば、視野角θに基づいて計算要素区画を具体的に規定することができる。

請求項４の発明の光学フィルムによれば、位相成分に基づいて位相角を計算することができる。

請求項５の発明の光学フィルムによれば、位相角記録領域に、機械読取可能なコードを記録することができる。

請求項６の発明の光学フィルムによれば、位相角非記録領域を鏡面とすることができる。

請求項７の発明の光学フィルムによれば、位相角非記録領域に、位相角以外の情報を記録することによって、位相角非記録領域上で、光の位相成分以外をコントロールすることが可能となる。

請求項８の発明の光学フィルムによれば、位相角非記録領域に記録する位相角以外の情報を、光の散乱、反射、および回折特性のうちの少なくとも何れかにすることによって、異なる光の効果を用いて多種光の制御を行い、複雑な目視効果を実現することが可能となる。

請求項９の発明の光学フィルムによれば、計算時間を短縮することができ、特に、ストライプの方向を垂直方向とすることによって、水平方向の光の効果について影響を与えないようにすることが可能となる。同様に、ストライプの方向を水平方向とすることによって、垂直方向の光の効果について影響を与えないようにすることが可能となる。

請求項１０の発明の光学フィルムによれば、水平方向および垂直方向に与える光の効果をそれぞれ制御することが可能となる。

請求項１１の発明の光学フィルムによれば、位相角記録領域を、文字や絵柄を表わす図形の形状とすることによって、文字や絵柄に３次元的な動的効果を与えることが可能となる。

請求項１２の発明の光学フィルムによれば、図形を、個人認証情報として利用することが可能となる。

請求項１３の発明の光学フィルムによれば、計算要素区画が、位相角記録領域内で重ならないので、再生点における再生像のコントラストを最大に高めることが可能となる。

請求項１４の発明の光学フィルムによれば、複数の再生点と記録面（ＸＹ平面）との距離（Ｚ方向）を等しくすることによって、１つの再生点について位相角を計算すれば、その計算結果の複製を、他の再生点についての位相角の計算結果に流用できるために、計算時間の短縮化を図ることが可能となる。

請求項１５の発明の光学フィルムによれば、計算要素区画毎に異なる色を印刷し、複合することによって、再生点毎に色を変えて再生像を再生することが可能となる。

請求項１６および請求項１７の発明の光学フィルムによれば、再生点において再生像を再生することが可能となる。

請求項１８の発明の表示体によれば、請求項１乃至１７のうちの何れかの光学フィルムを表示体に利用することが可能となる。

請求項１９の発明の表示体によれば、光学フィルムの記録面上に、透明な反射層を有することができる。

請求項２０の発明の表示体によれば、対象物が機能層を有することができる。

請求項２１の発明の表示体によれば、機能層を印刷層とすることができる。

請求項２２の発明の表示体によれば、機能層に、機械読取可能なコードを記録することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルムを説明するための概要図である。 図２は、視野角を説明するための図である。 図３は、ストライプ形状を形成するように記録面上に位相角記録領域を周期的に配置した例である。 図４は、格子形状を形成するように記録面上に位相角記録領域を２次元状に周期的に配置した例である。 図５は、図形を形成するように位相角記録領域を構成した例を示す図である。 図６は、再生点によって規定される計算要素区画を示す図である。 図７は、複数の計算要素区画が重なり合う場合における計算要素区画を示す図である。 図８は、複数の計算要素区画が重なり合わない場合における計算要素区画を示す図である。 図９は、位相角が記録された単位ブロックの一例を示すＳＥＭ画像である。 図１０は、再生像を個人認証情報に利用した例を例示する図である。 図１１は、記録面までの距離が等しい複数の再生点を例示する図である。 図１２は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む光学フィルムの例を示す断面図である。 図１３は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む光学フィルムの例を示す断面図（基板、剥離層、および粘着層を備えた場合）である。 図１４は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む表示体の例を示す断面図（対象物に転写された場合）である。 図１５は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む表示体の例を示す断面図（基板とともに対象物に転写された場合）である。 図１６は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む表示体の例を示す断面図（対象物が機能層を有する場合）である。 図１７は、図１６（ｂ）において位相角記録領域と位相角非記録領域とを明記した表示体の断面図である。 図１８は、位相角に対応する凹凸が形成された単位ブロックを含む表示体の例を示す断面図（機能層が全面にある場合）である。 図１９は、絵柄と再生点とを組み合わせた光学フィルムの一例を示す平面図および断面図である。 図２０は、機械読取可能なコードと再生点とを組み合わせた光学フィルムの一例を示す平面図および断面図である（機能層に機械読取可能なコードを記録した場合）。 図２１は、機械読取可能なコードと再生点とを組み合わせた光学フィルムの一例を示す平面図および断面図である（再生点で機械読取可能なコードを構成する場合）。 図２２は、再生像を再生するためのパターンが描画された位相角記録領域に記録したデータの一例を示す平面図である。 図２３は、蛍光塗料で絵柄が組み合わされた光学フィルムの一例を示す平面図である。 図２４は、照明光源と、点光源との形状の関係を示す斜視図である。 図２５は、ボイドが埋め込まれた状態を示す基材の断面図である。 図２６は、ホログラム像を再生するためのパターンが描画位相角記録領域再生像の位相角を濃淡で表した結果を例示するビットマップ画像である。 図２７は、再生点において再現される再生像のシミュレーション結果を例示するビットマップ画像である（光が当てられた場合）。 図２８は、図２６および図２７における各ケースの条件を一覧した図である。 図２９は、図２６および図２７における各ケースにおいて考慮された再生点の配置例を示す図である。 図３０は、計算時間の短縮効果を示すために考慮された３ケースの形状パターンを示す図である。 図３１は、３ケースの条件を一覧した図である。 図３２は、位相角非記録領域に文字が印刷された光学フィルムの例を示す平面図および断面図である。 図３３は、位相角非記録領域に回折格子が入れ込まれた光学フィルムの例を示す図である。

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。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には、全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学フィルムを説明するための概要図である。

同実施形態に係る光学フィルム１０は、記録面１４を備えている。記録面１４は、基材１１の表面に設けられている。

記録面１４は、位相角記録領域１８と、位相角非記録領域２０とを有する。記録面１４において、位相角記録領域１８以外の領域は、位相角非記録領域２０となる。位相角非記録領域２０は、一例において、鏡面である。

図２は、視野角方向をＸ方向とした場合における視野角θを説明するための図である。

記録面１４上には、再生像が再生される各再生点２２からの視野角θに応じて、計算要素区画１６がそれぞれ規定される。このように、計算要素区画１６は、位相角記録領域１８および位相角非記録領域２０とは独立して規定されるので、通常は、位相角記録領域１８および位相角非記録領域２０と個々に重なり合う。

また、再生点２２は、複数存在する。したがって、計算要素区画１６は、複数の再生点２２の各々に対応して、再生点２２と同数存在する。

また、再生点２２は、離間して配置されている。再生点２２の記録面１４からの距離は、５ｍｍ以上、２５ｍｍ以下に再生されるのが好ましい。なお、再生点２２は、記録面１４から観察者側に再生される場合と、記録面１４の観察者と反対側に再生される場合とがある。どちらの場合でも、再生点２２の記録面１４からの距離は同様に規定できる。

再生点２２からの視野角θは、下記の（１）式によって定義される。
θ＜（Ａ／ｍ） ・・・・（１）
ここで、(λ／２ｄ)≦１である場合、Ａ＝ａｓｉｎ（λ／２ｄ）、λは光の波長、ｄは単位ブロック１２の視野角方向における配列間隔、ｍは３以上の実数である。配列間隔は、単位ブロック１２の中心間距離とすることができる。

図２では、１つの再生点２２によって規定される計算要素区画１６が例示されている。図２に例示されるように、視野角θは、着目する再生点２２から記録面１４を見た場合におけるＸ方向の範囲によって決定され、Ｘ方向の最小値Ｘｍｉｎと、着目する再生点２２と、Ｘ方向の最大値Ｘｍａｘとでなす角２θの１／２となる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向は、夫々、図中における記録面１４の右側をＸ方向、上側をＹ方向としたユークリッド座標のＸ座標軸、Ｙ座標軸に相当する。

なお、視野角方向をＹ方向とした場合における視野角θも同様にして規定される。すなわち、視野角θは、着目する再生点２２から記録面１４を見た場合におけるＹ方向の範囲によって決定され、Ｙ方向の最小値Ｙｍｉｎと、着目する再生点２２と、Ｙ方向の最大値Ｙｍａｘとでなす角２θの１／２となる。したがって、単位ブロック１２の配列間隔ｄは、視野角方向がＸ方向である場合には、単位ブロック１２のＸ方向の配列間隔ｄ_ｘに相当し、視野角方向がＹ方向である場合には、単位ブロック１２のＹ方向の配列間隔ｄ_Ｙに相当する。

このため、計算要素区画１６は、一般的には正方形または長方形となる。しかし、計算要素区画１６を、四角形以外の多角形、または円あるいは楕円としてもよい。多角形では、特に正方形、長方形に加えて、六角形も適している。計算要素区画１６が正方形または長方形以外である場合には、計算要素区画１６のＸ方向の最小値（下限値）を、Ｘｍｉｎ、計算要素区画１６のＸ方向の最大値（上限限値）をＸｍａｘとする。同様に、計算要素区画１６のＹ方向の最小値をＹｍｉｎ、計算要素区画１６のＹ方向の最大値Ｙｍａｘとする。

単位ブロック１２の形状が、正方形または長方形である場合、実際には、正方形や長方形の角が丸みを帯びた角丸方形となる。また、単位ブロック１２は、隣接した単位ブロック１２と融合していても良い。この場合は、各単位ブロック１２の形状としては、角丸方形であっても、単位ブロック１２が融合した形状としては、角丸方形とはならず、変形するが、融合により変形しても光学的効果は変わらない。単位ブロック１２は、整然配列されているのが好ましい。整然配列としては、一定範囲の間隔での配列、等間隔の配列とすることができる。典型的な整然配列としては、正方配列や、六方配列である。

視野角θは、上記（１）式から分かるように、Ａ未満となる。光がこの位相成分を通過し、回折される場合、理論上Ａを超えた回折は生じない。したがって、計算機を用いたホログラム計算を行う場合、計算範囲を、視野角θを上限として制限すればよい。このように、計算範囲を制限することは、計算時間を短縮することになる。また、仮に、視野角θを超えた範囲について計算を行ったとしても、理論的に存在しない回折の計算を行うだけであるので、その結果はノイズとしてしか寄与しない。しかしながら、本実施形態では、視野角θを超えた範囲の計算を行わないので、再生点２２上における再生像の再生時にノイズは重畳されない。

位相角記録領域１８も位相角非記録領域２０もそれぞれ複数の単位ブロック１２を含んでいる。位相角記録領域１８のうち、計算要素区画１６と重複した領域（「重複領域」として後述する）に含まれる単位ブロック１２を対象として、計算機によって、位相成分に基づいて位相角が計算され、計算された位相角が、重複領域に含まれる対応する単位ブロック１２に記録される。なお、位相成分に基づく位相角の計算の詳細については、後述する。

一方、位相角非記録領域２０は、たとえ計算要素区画１６と重複した場合であっても、計算機によって、計算はされず、位相角非記録領域２０には、位相角は記録されない。代わりに、位相角非記録領域２０には、例えば光の散乱、反射、および回折特性に関する情報のように、位相角以外の情報が記録される。

位相角記録領域１８は、図３乃至図５に例示するように、記録面１４上に複数配置され得る。これら図３乃至図５では、位相角非記録領域２０は、１つしか例示されていないが、位相角非記録領域２０はまた、記録面１４上に複数存在する場合もある。

図３は、短冊形状をなす複数の位相角記録領域１８を、ストライプ形状を形成するように、記録面１４上に周期的に配置した例を示している。

図４は、矩形形状をなす複数の位相角記録領域１８を、格子形状を形成するように、記録面１４上に２次元状に周期的に配置した例を示している。

図５は、文字や絵柄を表す形状の図形１７を形成するように、位相角記録領域１８を配置した例を示している。

次に、計算機によってなされる、位相成分に基づいた位相角の計算について説明する。

位相角φは、位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）から、下記の（２）式および（３）式に従って、計算機によって計算される。

ここで、Ｗ（ｋｘ，ｋｙ）は位相成分、ｎは再生点２２の数（ｎ＝０〜Ｎｍａｘ）、ａｍｐは再生点の光の振幅、ｉは虚数、λは再生点２２にホログラムを再生する際の光の波長、Ｏ_ｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は再生点２２の座標、（Ｋｘ，Ｋｙ，０）は単位ブロック１２の座標、φは位相角であり、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘは計算要素区画１６の範囲を規定する座標であって再生点毎に異なる。

ａｍｐは、一般的には再生点２２の光の振幅であるが、視野角θに応じて、光の振幅の値より、大きな値や、小さな値としてよい。一般には、ａｍｐは、０より大きく、１以下の値とすることができる。ａｍｐは、例えば視野角θが垂直（０度）に近い場合には、大きな値とし（例えば、１）、視野角θが垂直（０度）より遠い場合には、小さな値（例えば、０．５）としてよい。ａｍｐは、視野角θに応じてディザ処理をしてもよい。このようにすることで、斜めから観察される再生点２２より、垂直方向で、観察される再生点２２がより鮮明なものとなる。

先ず、計算機は、例えば図７に例示するように、１つの再生点２２（＃ａ）によって規定される計算要素区画１６（＃Ａ）と、位相角記録領域１８（＃１）とが重なる領域である重複領域１９（＃１）、および、計算要素区画１６（＃Ａ）と、位相角記録領域１８（＃２）の一部とが重なる領域である重複領域１９（＃２−１）に含まれる単位ブロック１２を対象として、再生点２２（＃ａ）からの光の位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）を計算する。

再生点２２は、１つまたは複数存在する。したがって、計算要素区画１６は、１つまたは複数の再生点２２の各々に１対１で対応して、１つまたは複数の再生点２２と同数存在する。

再生点２２が、複数存在する場合、計算機はさらに、例えば図７に例示されるように別の再生点２２（＃ｂ）によって決定される計算要素区画１６（＃Ｂ）と、位相角記録領域１８（＃２）とが重なる領域である重複領域１９（＃２）に含まれる単位ブロック１２を対象として、再生点２２（＃ｂ）からの光の位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）を計算する。

図７に例示するように、２つの計算要素区画１６（＃Ａ）、１６（＃Ｂ）が重なり合う場合は、位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）の和を計算する。

計算機はさらに、計算された位相成分Ｗ（ｘ，ｙ）に基づいて、位相角φを計算し、計算された位相角φの数値情報を、対応する重複領域１９に記録する。

ところで、単位ブロック１２に数値情報を記録する回数が増加すると、それに伴って情報量も増加し、計算時間も増大する。情報量が多すぎると、再生点２２において再生される再生像のコントラストが落ちる要因ともなる。よって、たとえば、重複領域１９（＃２−１）のように、複数の再生点２２（＃ａ、＃ｂ）の位相角記録領域１８が重なる部分について、より明瞭な再生像を得るためには、重なり量が少なく、重なる回数が少ない方が好ましい。

したがって、記録面１４上に計算要素区画１６が複数存在する場合には、複数の計算要素区画１６が、少なくとも位相角記録領域１８において重ならないようにすることが理想的である。これを図８を用いて説明する。

図８は、２つの計算要素区画１６（＃Ａ）、１６（＃Ｂ）が重なっていない状態を例示する概念図である。例えばこのように計算要素区画１６を配置すれば、複数の計算要素区画１６が、位相角記録領域１８において重なることは無い。これによって、記録面１４上での計算要素区画１６の重なりが無くなり、再生像のコントラストを最大限に高めることが可能となる。また、計算要素区画１６の重なりを無くすことによって、計算要素区画１６毎に異なる色を着色し、複合することによって、再生点２２毎に色を変えて再生像を再生することも可能となる。再生点の光の振幅ａｍｐを計算要素区画１６毎に変調することで、再生像のコントラストを高めることもできる。ただし、計算要素区画１６の重なりを無くすように配置するためには、再生点２２の個数も限定され得ることも言及しておく。

次に、以上のように構成した本発明の第１の実施形態に係る光学フィルム１０の作用について説明する。

まず、本実施形態に係る光学フィルム１０を対象として、計算機を用いてホログラム計算が行われる場合、各再生点２２からの視野角θの上限が規定される。さらには、記録面１４上に位相角記録領域１８が設けられる。記録面１４上における位相角記録領域１８以外の領域は、位相角非記録領域２０となる。

そして、視野角θによって規定される計算要素区画１６と、位相角記録領域１８とが重複する領域である重複領域１９における単位ブロック１２に対して、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）が計算され、位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）から位相角φが計算される。前述したように、視野角θの上限が規定され、位相角φが計算される領域も重複領域１９に限定されるので、計算時間は短縮される。そして、計算された位相角φは、重複領域１９における対応する単位ブロック１２に記録される。図９は、位相角φが記録された単位ブロック１２の一例を示すＳＥＭ画像である。図９に示される単位ブロック１２は、一辺の長さがｄである正方形をしており、Ｘ方向とＹ方向との両方において配列間隔ｄで２次元配列されている。

これによって、再生点２２では、位相角記録領域１８に光が当たった場合にのみ再生像が再生されるようになる。したがって、光の当たり方を制御することによって、再生点２２における再生をスイッチすることが可能となる。しかも、本実施形態では、光の振幅情報はそのままで、位相角φのみが計算される。すなわち、光の位相成分Ｗ（ｘ、ｙ）のみが変調され、光の振幅については理論上変調されない。このため、明るさを変化させることなく、高輝度を保ったまま光を制御することが可能となる。

さらには、視野角θの上限が規定されており、これによって、ノイズとしての寄与する範囲の計算はなされなくなることから、再生点２２上における再生像の再生時のノイズの重畳が回避され、より鮮明な再生像が得られるようになる。

さらにまた、記録面１４における位相角記録領域１８の占有率を変化させることによって、再生像の明るさを制御することも可能となる。すなわち、再生点２２においてホログラムの再生像が再生される際の明るさを、位相角非記録領域２０を設けない場合に対して、（位相角記録領域）／（位相角記録領域＋位相角非記録領域）だけ暗くすることができる。これによって、光の明暗をコントロールすることが可能となる。位相角記録領域１８に光が照射された場合にのみ、再生点２２に再生像が再生されることから、位相角記録領域１８が大きいほど、明るい再生像を再生することができ、小さいほど、暗い再生像しか再生されないようになる。

ただし、記録面１４における位相角記録領域１８の合計サイズが大きいほど、計算機による計算量が増加し、小さいほど、計算量は少なくて済む。このように、再生像の明るさと、計算機による計算量とは、トレードオフの関係にあるので、記録面１４における位相角記録領域１８の合計サイズの大きさは、設計条件に応じて最適に選択されるものとする。

本実施形態では、位相角記録領域１８の配置例として、図３乃至図５が示された。

図３のように、上下方向に延びるストライプ状の位相角記録領域１８とした場合は、ストライプ方向の光の効果について影響を与えずに再生点２２において再生像を再生することが可能となる。すなわち、再生点２２において再生された再生像を、ストライプ方向（この場合、上下方向）から見た場合、連続した像として見ることができる。一方、ストライプ方向と直交する方向（この場合、左右方向）から見た場合、ストライプの幅が、人間の目の解像度よりも大きければ、不連続な像として見られる。ただし、この場合であっても、ストライプの幅を、人間の目の解像度よりも小さくすれば、見た目にもストライプが有るか否かを識別することはできず、連続した像として見られるようになるので、人間の目に影響を与えずに、計算時間だけ短縮することも可能となる。

なお、ストライプ形状は、図３に例示するような上下方向のものに限定されることはなく、左右方向でも、斜め方向でも問題なく再生点２２において再生像を再生することができる。ストライプ方向が左右方向もしくは斜め方向であっても、前述したように、ストライプ方向から見た場合は、連続した像として見ることができ、ストライプ方向と直交する方向から見た場合には、ストライプの幅が人間の目の解像度よりも大きい場合には、不連続な像として見ることができ、ストライプの幅が人間の目の解像度よりも小さい場合には、連続的な像として見ることができる。

図４のように、位相角記録領域１８の形状を、矩形形状にした場合には、計算時間を短縮することが可能となるのみならず、さらに上下左右で光の効果をコントロールしながら再生点２２において再生像を再生することも可能となる。すなわち、図４のような構成によれば、図３について、ストライプ方向と直交する方向から見た場合の効果が、Ｘ方向についても、Ｙ方向についても得られるようになる。すなわち、Ｘ方向から見た場合も、Ｙ方向から見た場合も、ストライプの幅が人間の目の解像度よりも大きい場合には、不連続な像として見ることができ、ストライプの幅が人間の目の解像度よりも小さい場合には、連続的な像として見ることができる。

図５のように位相角記録領域１８によって、形状自体に意味のある図形１７を形成すれば、再生点２２において再生される再生像に意味を持たせ、３次元的な動的効果を与えることができるので、例えば、個人認証情報として利用することが可能となる。

図１０は、再生された再生像を、個人認証情報に利用した例を例示する図である。

位相角記録領域１８において意味のある形状の図形１７（例えば、使用する個人の名前や、顔写真等）を形成しておく。正確には、図形１７における点線部が、位相角記録領域１８に相当し、図形１７におけるマークの目と口の部分が、位相角非記録領域２０に相当する。そして、それに応じて、身分証明書等の個人認証媒体３１における再生点２２において、その図形１７に応じた再生像が再生される。この再生像は、視認可能なものとする。この再生像によって、絵柄のみならず、文字を再生することも可能である。

一方、本実施形態では、位相角非記録領域２０に、位相角φ以外の情報が記録され得る。位相角φ以外の情報とは、例えば、光の散乱、反射、および回折特性のうちの少なくとも何れかであり、このように、異なる光の効果を加えることによって、光の位相成分以外の様々な種類の光の制御を行い、複雑な目視効果を実現することができる。

また、本実施形態では、図７に例示されるように、複数の計算要素区画１６（例えば、計算要素区画１６（＃Ａ）、１６（＃Ｂ））が、同一の位相角記録領域１８において重なる場合も排除しない。しかしながら、図８に例示されるように、複数の計算要素区画１６（例えば、計算要素区画１６（＃Ａ）、１６（＃Ｂ））が重ならなければ、再生点２２においてホログラムを再生した場合における、再生像のコントラストを最大に高めることが可能となる。

また、本実施形態では、図６乃至図８に例示されるように、記録面（ＸＹ平面）までの距離（Ｚ方向）が異なる複数の再生点２２（例えば、再生点２２（＃ａ）、２２（＃ｂ））の存在を排除しない。しかしながら、図１１に例示されるように、記録面１４（ＸＹ平面）までの距離（Ｚ方向）が等しい複数の再生点２２（例えば、再生点２２（＃ｃ）、２２（＃ｄ））を有することによって、これら再生点２２（例えば、再生点２２（＃ｃ）、２２（＃ｄ））について、位相角φを等しくすることができる。これによって、１つの再生点２２（例えば、再生点２２（＃ｃ））について位相角φの計算を行えば、その計算結果の複製を、他の再生点２２（例えば、再生点２２（＃ｄ））についての位相角φの計算に流用できるため、計算時間の短縮化を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る光学フィルム１０によれば、複数の計算要素区画１６毎に、それぞれ異なる色を着色し、複合することによって、再生点２２毎に色を変えて再生像を再生することも可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、重複領域１９における単位ブロック１２に、対応する位相角φの数値情報を記録することについて説明した。本実施形態に係る光学フィルム１０では、重複領域１９における単位ブロック１２に、位相角φの数値情報を記録する代わりに、計算機が、位相角φを、対応する単位ブロック１２の凹凸の高さに変換し、位相角φに対応する高さを有する凹凸を、重複領域１９の単位ブロック１２に形成することによって、位相角φを重複領域１９の単位ブロック１２に記録する。

図１２は、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を含む光学フィルム１０の例を示す断面図である。

位相角φを、凹凸の高さに変換する際には、計算機が、位相角φを０〜２πの範囲で計算し、さらに計算結果を画像に出力するために、８ビットのグレースケール値に変換する。この場合、２πが８ビットのグレースケール値の２５５に相当する。その後、計算結果を元に、電子線描画機によって、レジスト基材へ描画を施す。

電子線描画機がマルチレベルの描画に対応できない場合には、同一箇所にパワーの異なる描画を多段階行うことによって、マルチレベルに近い描画を行うようにしても良い。３回描画することによって、８段階のマルチレベルを表現することが可能となる。その後、レジストの現像処理、電鋳処理を行う。レジスト基材へ描画を施す際には、４段階、８段階で位相角を記録するのが好ましい。特に、４段階が加工上好適である。

位相角φは、電子線のドーズ量を変調することで記録できる。ドーズ量に伴ってレジストの深さは変化する。この深さによって位相角φを記録面に記録できる。

その原版を用いて、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ樹脂等にて、例えば図１２（ａ）に示すように基材１１に面して設けられた位相角記録層２４に対して、凹凸を形成する。このようにして、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を得る。

また、反射光を観察する場合には、図１２（ｂ）のように、位相角記録層２４の表面に、反射層２６をコーディングしても良い。なお、反射光を観察せず、透過光のみを観察する場合には、図１２（ａ）のように、位相角記録層２４の表面に反射層２６をコーディングしなくても良い。

以上は、原版を用いて、位相角φに対応する凹凸が形成された単位ブロック１２を形成する例について説明したが、他の手法として、ハロゲン化銀露光材料を露光現像し、漂白後現像銀をハロゲン化銀などの銀塩に変えて透明にするようにしても良い。あるいは光によって屈折率や表面の形状が変化するサーモプラスチック等も利用するようにしても良い。

図１３は、図１２の応用例であり、必要に応じて、基材１１に剥離層２７を積層し、さらに剥離層２７に位相角記録層２４を積層し、さらに位相角記録層２４に粘着層２８を積層し、この粘着層２８によって、対象物に貼り付け可能な構成とした光学フィルム１０を例示する断面図である。なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図１２（ａ）および図１２（ｂ）にそれぞれ対応しており、図１３（ａ）は、位相角記録層２４に、反射層２６がコーティングされていない光学フィルム１０の構成例を、図１３（ｂ）は、位相角記録層２４に、反射層２６がコーティングされている光学フィルム１０の構成例をそれぞれ例示している断面図である。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）にそれぞれ対応しており、粘着層２８を介して、対象物２９に転写された後に、剥離層２７から基材１１が剥離された光学フィルム１０を含む表示体４０の構成例を示す断面図である。

なお、基材１１に用いる材料は、ガラス基材のようなリジッドなものでも良いし、フィルム基材でも良い。例えば、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）等のプラスチックフィルムを用いることができるが、位相角記録層２４を設けた際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基材１１として用いても良い。

剥離層２７には、樹脂および滑剤を用いることができる。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好適である。樹脂としては、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が好適である。これらは剥離層２７として、基材１１にグラビア印刷法やマイクログラビア法等のような公知の塗布方式によって形成される。剥離層２７の厚みは、例えば０．１μｍ及至２μｍの範囲内が好ましい。

位相角記録層２４には、樹脂を用いることができる。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、ラジカル重合性不飽和基を有する熱成形性材料、電子線硬化性樹脂等が好適である。樹脂として、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン（メタ）アクリレートが用いられる。位相角記録層２４の厚みは、例えば０．５μｍ及至５μｍの範囲内が好ましい。

反射層２６は、例えば、インキを用いて形成する。このインキは、印刷方式に応じて、オフセットインキ、活版インキ、およびグラビアインキ等を用いることができ、組成の違いに応じて、例えば、樹脂インキ、油性インキ、および水性インキが挙げられる。また、乾燥方式の違いに応じて、例えば、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキおよび紫外線硬化型インキが挙げられる。

また、反射層２６の材料の例として、照明角度または観察角度に応じて色が変化する機能性インキを使用しても良い。このような機能性インキとしては、例えば、光学的変化インキ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）、カラーシフトインキおよびパールインキが挙げられる。

反射層２６の材料として無機化合物も用いられる。無機化合物としては、金属化合物が好適であり、例えば、ＴｉＯ_２、Ｓｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＳが用いられる。無機化合物は、屈折率が高く反射率を高めやすい。また、反射層２６の材料として金属が用いられる。金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕを用いることができる。気相堆積法により無機化合物、金属を用いた反射層２６を形成することができる。気相堆積法としては蒸着、ＣＶＤ、スパッタを用いることができる。反射層２６の厚みは、４０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下とすることができる。反射層２６の反射率は、３０％以上７０％以下が好ましい、３０％以上であれば、下地の印刷層があっても、十分な反射が得られる。７０％より反射率が高いと下地の印刷層を観察しづらくなる。

図１４に示す表示体４０は、光学フィルム１０が対象物２９に貼り付けられてなる。対象物２９としては、紙幣、クーポン、スタンプ、カード、サイネージ、ポスター、タグ、シール等である。粘着層２８は、対象物２９と密着できれば良く、材質は問わず、例えば、接着剤等で良い。

対象物２９は、紙、ポリマー等、粘着層２８を介して貼り付け可能なものであれば、特に限定されない。

また、擦れ等により、容易に傷がつくと再生像にボケが発生するため、表示体４０の表面に保護層（図示せず）を設けてもよい。保護層は、ハードコート性も付与することができる。ハードコート性は、鉛筆硬度試験（ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４）において、Ｈ以上５Ｈ以下の硬度であるとすることができる。

表示体４０の表面の２０°グロス（Ｇｓ（２０°））は１５以上７０以下が好ましい。２０°グロス（Ｇｓ（２０°））が１５に満たない場合、防眩性が強くなり、再生点２２がうまく結像しなくなる。一方、２０°グロス（Ｇｓ（２０°））が７０を超えるような場合、防眩性が不十分なため再生像に反射光が映りこみ、再生像の撮像、観察が困難となる。なお、より好ましい２０°グロス（Ｇｓ（２０°））は、２０以上６０以下の範囲内である。

また、位相角記録層２４の透過像鮮明度（Ｃ（０．１２５）＋Ｃ（０．５）＋Ｃ（１．０）＋Ｃ（２．０））の値は、２００％以上であることが好ましい。また、位相角記録層２４のヘイズ（Ｈｚ）は１．０％以上２５％以下とすることができる。２０°グロスの測定は、光沢度計（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ製ｍｉｃｒｏ−ＴＲＩ−ｇｌｏｓｓ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に基づきを測定した。透過鮮明度の測定は、写像測定器（スガ試験機社製、商品名；ＩＣＭ−１ＤＰ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に基づき測定した。

防眩性フィルムを透過する光は、移動する光学くしを通して測定した際の最高波長Ｍおよび最低波長ｍから、Ｃ＝（Ｍ−ｍ）／（Ｍ＋ｍ）×１００の式に基づく計算により求められる。透過画像鮮明度Ｃ（％）は、値が大きいほど、画像が鮮明で、良好であることを表す。測定には４種類の幅の光学くし（０．１２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ）を使用したので、１００％×４＝４００％が最大値となる。

へイズ（Ｈｚ）は、ヘイズメータ（日本電色工業製ＮＤＨ２０００）を用いＪＩＳ−Ｋ７１０５−１９８１に準じてヘイズ（Ｈｚ）を測定した。

全光線反射率は、ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じ、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製分光光度計であるＵ−４１００と、積分球とを用いて行うことができる。

なお、変形例として、剥離層２７がなく、基材１１に位相角記録層２４を直接積層した構成の光学フィルム１０も可能である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、そのような光学フィルム１０が対象物２９へ貼り付けられた表示体４０の構成例を示す断面図である。この場合、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、剥離層２７がないことから、対象物２９への貼り付け後も、基材１１が残っている。

基材１１が印刷層を形成する場合、マット調の用紙を使用するのが好ましい。マット調の用紙としては、上質紙、中質紙、マットコート紙、アート紙等が挙げられる。

また、図１６に示すように、対象物２９が機能層３０を有し、光の散乱、反射、または回折特性を有する特性を事前に持つことも可能である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、対象物２９が機能層３０を有する場合における表示体４０の構成例を示す断面図であり、図１４（ａ）および図１４（ｂ）にそれぞれ対応している。

図１６（ｂ）に示すような構成の場合、反射層２６は透光性のある材料あるいは透光性の無い材料であっても、光が透過する様に薄膜で成膜することが好ましい。それにより、反射層２６による光学効果と、機能層３０による光学効果とを両方同時に発生させることが可能となる。

対象物２９の機能層３０には、微細ナノ構造、回折格子構造やマイクロ構造、印刷層などが挙げられる。簡単な例としては、機能層３０の部分が印刷層であり、その表面に透明な反射層を持つ機能層を、粘着層２８を介して貼り付ける。それにより、機能層３０の光学効果と、機能層３０の印刷による光学効果との両方を発生させることが可能となる。印刷層は、インキを用いて形成することができる。

インキは、顔料インキ、染料インキを用いることができる。顔料インキは、無機化合物、有機物を用いることができる。無機物の顔料としては、黒鉛、コバルト、チタンが挙げられる。有機物の顔料としては、フタロシアニン化合物、アゾ顔料、有機錯体が挙げられる。また、蛍光性、りん光性の顔料を用いることもできる。顔料を、ポリマーの母材に分散し、印刷し印刷層を形成できる。ポリマーの母材としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ロジン等を用いることができる。顔料の添加量は、０．１％以上、１０％以下が好ましい。染料インキとしては、有機物が挙げられる、有機物の染料は、天然染料、合成染料がある。合成染料として、アゾ染料、有機錯体染料等が挙げられる。また、蛍光性、りん光性の染料を用いることもできる。染料を、ポリマーの母材に分散し、印刷し印刷層を形成できる。ポリマーの母材としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ロジン等を用いることができる。染料の添加量は、０．５％以上、３０％以下が好ましい。

再生像の識別性を上げるためには、印刷層が低反射であることが好ましい。典型的には、低反射とは、全光線の反射率が１％以上、２９％以下であれば良い。マンセル明度において、１〜６であれば、自然な色調となり、対応する全光線反射率は、１％以上、２９％以下である。

また、計算要素区画１６の配置間隔は、印刷層の網点の間隔との差が３倍以上、１０倍以下、または１／３以下、１／１０以上であることが好ましい。このようにすれば計算要素区画１６と、印刷層の網点とのモアレが発生しない。

また、図１６（ｂ）において位相角記録領域１８と位相角非記録領域２０とを明記した図１７に示すように、位相角記録領域１８に反射層２６を設け、位相角非記録領域２０に反射層２６を設けない場合には、位相角非記録領域２０では光は透過するので、その場合、反射層２６の材料、膜厚によらず対象物２９の機能層３０の光学効果を発現させることが可能となる。

また、図１８は、図１７の一部を変形した構成をしており、図１７において位相角記録層２４が配置されていない箇所にも位相角記録層２４を配置することによって、位相角記録層２４が全面にある場合における構成例を示す断面図である。

図１８に示すように、全面に位相角記録層２４がある場合であっても、反射層２６の有る部分と無い部分とを設けることで、光学効果を発現させることが可能となる。なお、反射層２６の有無の製造方法は、反射層２６をつけない部分に印刷層を設け、反射層２６は、蒸着、スパッタ、印刷等で全面に設け、その後、反射層２６をつけない部分に設けた印刷層を剥離することで、反射層２６のある部分と無い部分を作製することが可能となる。

また、図１９に示すように、対象物２９の機能層３０が持つ印刷による絵柄（ＡＢＣＤＥＦ）３３と、離間した再生点２２とを組み合わせることで、印刷の絵柄３３に合わせて、再生点２２の再生する奥行きを変えることによって、印刷の絵柄３３を引き立たせる効果を持たせることも可能となる。特に、絵柄３３のある部分は絵柄３３を強調したいため、図１９（ａ）の平面図に対応する断面図である図１９（ｂ）に示すように、再生点２２を印刷面から離して再生することにより、複数の再生点２２の再生像と、印刷による絵柄３３とをはっきり分け、観察者に視認し易くすることが可能となる。

逆に、図１９（ｂ）に示すように、絵柄３３の無い部分では再生点２２を印刷面に近づけることで、観察者に明瞭な再生点２２とすることが可能となる。また、再生点２２の印刷面からの距離を前述と逆にすることでも絵柄３３を引き立たせる効果を持たせることが可能である。再生点２２を絵柄３３のある部分だけ粗とし、絵柄３３の無い部分だけ密にする等でもこのような効果を発揮することが可能である。対象物２９の機能層３０の役割としては、印刷の他に、微細ナノ構造、回折格子構造やマイクロ構造、計算機ホログラム等が挙げられる。

図２０に示すように機能層３０には、機械読取可能なコードが記録されていてもよい。機械読取可能なコードとしては、ＱＲコード（登録商標）、ｉＱＲコード、ＡＲコード、電子透かしを含む。

図２０に示すように、機能層３０に、機械読取可能なコード３４を配置した場合であっても、機械読取可能なコード３４の配置に合わせて、再生点２２の再生する奥行きを変えることによって、機械読取可能なコード３４を引き立たせ、機械読取可能なコード３４がコードリーダによって読み取れられる。特に、機械読取可能なコード３４の配置されている部分は、機械読取可能なコード３４の読み取り性を上げるために、図２０（ａ）の平面図に対応する断面図である図２０（ｂ）に示すように、再生点２２を機械読取可能なコード３４から離して再生することにより、複数の再生点２２の再生像と、機械読取可能なコード３４とをはっきり分け、機械読取可能なコード３４がコードリーダによって容易に読み取られるようにすることが可能となる。

また、機械読取可能なコード３４は、位相角記録領域１８内に設けることが好ましい。機械読取可能なコード３４を、通常の印刷物の中に印刷すると、違和感が生じてしまうが、照明や観察角度によって変化する再生像により、変化の乏しい印刷層の機械読取可能なコード３４を認知しずらくし、隠蔽することができる。これにより機械読取可能なコードを賦与したことによる意匠の劣化を緩和できる。

機械読取可能なコード３４の訂正率は、２０％以上、６０％以下が好ましい。機械読取可能なコード３４としてＱＲコードを用いた場合に、誤り補正のレベルはＨ（訂正率３０％）が好ましい。従来のＱＲコードの代わりにｉＱＲコードコードを用いた場合の誤り補正のレベルはＨ（訂正率３０％）または、Ｓ（訂正率５０％）が好ましい。

また、図２１（ａ）および図２１（ｂ）のように、再生点２２で機械読取可能なコード３４を構成することもできる。これを実現するためには、対象物２９の機能層３０の絵柄の上に透明な反射層が形成された機械読取可能なコード３４が記録された光学フィルムをラミネートする。上記構成では機械読取可能なコード３４は、通常の照明条件（拡散照明）では、ボケるため、絵柄のみを観察できる。そのため、絵柄のデザインを阻害しない。一方、スマートフォン等のＬＥＤ照明（ストロボ照明）のような点光源で照明すると、高輝度の機械読取可能なコード３４（例えば、ＱＲコード）が再生されるため、このＱＲコードにカメラの焦点を合わせることができ、機械読取可能なコード３４の内容を読み取ることができる。

機械読取可能なコード３４の内容を確実に読み取るためには、機械読取可能なコード３４が、対象物２９の機能層３０から５ｍｍから２５ｍｍの間で再生されることが好ましい。これよりも機能層３０に近いと、機能層３０の絵柄と機械読取可能なコード３４との判別性が低下する。一方、これよりも機能層３０から離れると、機械読取可能なコード３４の再生像がボケやすくなる。

機械読取可能なコード３４の訂正率は、２０％以上、６０％以下が好ましい。機械読取可能なコード３４としてＱＲコードを用いた場合に、誤り補正のレベルはＨ（訂正率３０％）が好ましい。従来のＱＲコードの代わりにｉＱＲコードコードを用いた場合の誤り補正のレベルは、Ｈ（訂正率３０％）またはＳ（訂正率５０％）が好ましい。なお、機械読取可能なコード３４を、機能層３０と、再生点２２との双方に記録しても良い。

図２２は、所望の再生像を再生するための位相角記録領域１８に記録するデータの一例を示す平面図である。

図２３は、蛍光塗料３６での絵柄を組み合わせた一例である。照明を点灯し、光源にて再生した場合には再生点２２が再生され、消灯した場合には蛍光塗料３６が塗布された部分が発色することで、照明の点灯時と非点灯時との両方に対応させることが可能となる。

図２４は、照明光源３７と、再生点２２との形状の関係を示す斜視図である。図２３の様に再生点２２を離間することで、再生点２２によって再生される再生像のサイズによるボケを無くすことが可能である。このとき、図２４（ａ）に示すように、照明光源３７が円状である場合、円状の再生点２２を再生することが可能であり、図２４（ｂ）に示すように、照明光源３７’が星型である場合、星形形状の再生点２２’像を再生することが可能となる。

上述したように、本実施形態に係る光学フィルム１０によれば、位相角φを、重複領域１９の単位ブロック１２の凹凸の高さに変換し、位相角φに対応する高さを有する凹凸を、重複領域１９の対応する単位ブロック１２に形成することによって、再生点２２において再生像を再生することが可能となる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、重複領域１９における単位ブロック１２に、対応する位相角φの数値情報を記録することについて説明した。本実施形態に係る光学フィルム１０では、位相角φの数値情報を記録する代わりに、計算機が、位相角φの変化を、記録面１４の屈折率からの変化量に変換する。さらに、計算機が、その屈折率の変化量を実現するボイドに変換する。そして、このボイド２３を、例えば、図２５に示すように、重複領域の単位ブロック１２の場所に相当する基材１１に埋め込むことによって、位相角φを重複領域１９の単位ブロック１２に記録する。

上述したように、本実施形態に係る光学フィルム１０によれば、位相角φの変化を、記録面１４の屈折率からの変化量に変換し、その変化量を実現するボイド２３を、重複領域の単位ブロック１２の場所に相当する基材１１に埋め込むことによって、再生点２２において再生像を再生することが可能となる。

ここでは先ず、第１の実施形態で説明したようにして計算された位相角φを用いて再生される再生像のシミュレーションの一例を例示する。

図２６および図２７は、図２８の各ケースにおけるシミュレーションによって得られた、再生点２２において再現される再生像を例示するビットマップ画像である。

図２８は、シミュレーションのための条件を示しており、視野角θとｍとの関係を示している。図２８に示すような視野角θとｍとの組合せを持つ７つのケースについてシミュレーションを行った。ここでは、記録面１４のサイズ＝２５０ｎｍ、光の波長λ＝５００ｎｍ、記録面１４のＸ方向におけるピクセル数ＸＰＩＸＥＬ＝１０２４、Ｙ方向におけるピクセル数ＹＰＩＸＥＬ＝１０２４とした。さらに、再生点２２として、図２９に例示するような星形形状を想定した。なお、記録面１４上において位相角非記録領域２０は考慮していない。

図２６は、光が当てられていない状態におけるシミュレーションによって得られたビットマップ画像の例であり、図２７は、光が当てられた状態におけるシミュレーションによって得られたビットマップ画像の例である。図２６（１）乃至（７）は、ケース１乃至７のそれぞれに対応している。また、図２７において、白い部分は、高い凹凸構造に相当し、黒い部分は、低い凹凸構造に対応する。

ｍが１の場合、光学理論上の限界である視野角θに相当する。図２７に例示されるように、m＝３未満（すなわち、ケース４〜ケース７）になると、ｍが小さくなるほどノイズが発生し、星型の再生像がうまく得られなくなることがわかる。したがって、再生像として許容できるのは、限界解像度に対してmが３以上であるケース３、２、１の場合であることがわかる。

すなわち、前述した（１）式のように定義される視野角θによって規定される計算要素区画１６について、位相角φを計算することによって、再生点２２において再生される再生像を適切に再現できることが示された。

次に、記録面１４上において位相角非記録領域２０を設定することによる計算時間の短縮効果について説明する。

図３０は、記録面１４上に位相角非記録領域２０を設定することによる計算時間の短縮効果を示すために行われた、図３１に示す３つのケース（ａ、ｂ、ｃ）における形状パターンを示している。ここでは、記録面１４のサイズを２５０ｎｍ、光の波長λ＝５００ｎｍ、記録面１４のＸ方向におけるピクセル数ＸＰＩＸＥＬ＝１０２４、Ｙ方向におけるピクセル数ＹＰＩＸＥＬ＝１０２４、および再生点２２の個数Ｎ＝１７０とした。

ケースａは、図３０（ａ）に例示されるように、記録面１４の全面を位相角記録領域１８とした形状パターンの場合である。ケースｂは、図３０（ｂ）に例示されるように、ストライプを形成するように、位相角記録領域１８と位相角非記録領域２０とを交互に配置した形状パターンの場合である。ケースｃは、図３０（ｃ）に例示されるように、位相角記録領域１８を格子状に配置し、それ以外の領域を、位相角非記録領域２０とした形状パターンの場合である。記録面１４における位相角記録領域１８の占有率は、ケースａが最も高く、ケースｂ、ケースｃになるに従って小さくなる。

図３１は、このような条件の下、各ケースにおける計算に費やされた計算時間をも示している。図３１に例示されているように、記録面１４における位相角記録領域１８の占有率が低くなるほど、すなわち、記録面１４における位相角非記録領域２０の占有率が高くなるほど、計算時間が短縮されることが分かる。

なお、図３０（ａ）に例示するようなストライプ状の形状や、図３０（ｂ）に例示するような矩形形状は、前述した図１０における図形１７の点線部内部で実現することも可能である。これによって、絵柄にしながら、計算時間を短縮することも可能となる。

（変形例）
上記各実施形態で説明したような光学フィルム１０の変形例について説明する。

例えば、上記各実施形態に係る光学フィルム１０によれば、位相角非記録領域２０に、文字や絵柄等を印刷し、位相角非記録領域２０を有効に活用することができる。

図３２は、その一例を示す図であって、図３２（ａ）は平面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿って切断されてなる断面図を例示している。

図３２に例示される光学フィルム１０では、図３２（ａ）の平面図に例示されているように、図３と同様に、短冊形状をなす複数の位相角記録領域１８が、ストライプ形状を形成するように、記録面１４上に周期的に配置されている。さらに、アルファベットの「Ａ」という文字３２が、複数の位相角非記録領域２０にわたって印刷されている。

図３２（ｂ）の断面図に例示されているように、位相角記録領域１８には、位相角記録層２４によって所望の再生像を再生するためのパターンが描画されており、位相角非記録領域２０には、インキ等によって、文字３２が印刷されている。

このような光学フィルム１０によれば、位相角記録領域１８に描画されたパターンによって、再生点２２において所望の再生像が再生されるようになるのに加えて、位相角非記録領域２０に印刷された文字３２も表示されるようになる。したがって、観察者に対して、２種類の情報を伝えることが可能となる。

位相角非記録領域２０を利用して伝えることができる情報は、印刷された文字３２に限定されない。図３３は、位相角非記録領域２０に回折格子を入れ込んだ例を示す平面図である。

図３３に例示される光学フィルム１０では、図４と同様に、矩形形状をなす複数の位相角記録領域１８が、格子形状を形成するように、記録面１４上に２次元状に周期的に配置されている。さらに、位相角非記録領域２０に、回折格子が入れ込まれている。

図３３（ａ）は、位相角非記録領域２０の全体にわたって、円弧上の回折格子が入れ込まれた例を示しており、図３３（ｂ）は、位相角非記録領域２０の全体にわたって、線状の回折格子が入れ込まれた例を示している。

このように位相角記録領域２０に回折格子を入れ込むことによっても、観察者に対して、複数の情報を伝えることが可能となる。なお、位相角非記録領域２０に入れ込まれる回折格子は、図３３（ａ）および図３３（ｂ）に例示されるような一般的な形状のものに限定されず、任意の形状の回折格子を入れ込むようにしても良い。また、例えば、図１０における図形１７の位相角非記録領域２０に相当する部分（例えば、図形１７におけるマークの目と口の部分）に、図３２および図３３のような他の光学フィルムを入れ込むようにしても良い。また、光の回折特性を利用することに限定されず、光の散乱、反射等の様々な光学特性を利用して、種々の情報を入れることも可能であり、このような構成もまた、本願発明に含まれるものとする。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims (22)

1. 記録面を備えた光学フィルムであって、
   前記記録面は、
   再生像の各再生点からの光の位相成分が計算される、各再生点に１対１で対応する計算要素区画と、
   前記位相成分に基づいて計算された位相角が記録される位相角記録領域と、
   前記位相角が記録されない位相角非記録領域とを有し、
   前記計算要素区画と前記位相角記録領域とが重なる重複領域に、前記位相成分に基づいて計算された位相角を記録することを特徴とする、光学フィルム。
2. 前記各再生点からの光の位相成分を単位ブロック毎に計算し、前記位相成分に基づいて計算された位相角を、前記位相角記録領域に前記単位ブロック毎に記録することを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
3. 前記計算要素区画は、下記式に示す視野角θによって規定され、
   θ＜（Ａ／ｍ）、
   ここで、(λ／２ｄ)≦１である場合、Ａ＝ａｓｉｎ（λ／２ｄ）であり、λは前記光の波長、ｄは前記単位ブロックの視野角方向における配列間隔、ｍは３以上の実数であることを特徴とする、請求項２に記載の光学フィルム。
4. 前記位相角は、前記位相成分から、下記式に従って計算され、
   

   

   ここで、Ｗ（ｋｘ，ｋｙ）は位相成分、ｎは再生点の数（ｎ＝０〜Ｎｍａｘ）、ａｍｐは再生点の光の振幅、ｉは虚数、λは再生する際の光の波長、Ｏ_ｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は前記再生点の座標、（ｋｘ，ｋｙ，０）は前記単位ブロックの座標、φは位相角であり、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘは前記計算要素区画の範囲を規定する座標であって再生点毎に異なることを特徴とする、請求項２に記載の光学フィルム。
5. 前記位相角記録領域に、機械読取可能なコードを記録したことを特徴とする、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
6. 前記位相角非記録領域が、鏡面であることを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
7. 前記位相角非記録領域に、前記位相角以外の情報を記録することを特徴とする、請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
8. 前記位相角以外の情報が、光の散乱、反射、および回折特性のうちの少なくとも何れかを含む情報であることを特徴とする、請求項７に記載の光学フィルム。
9. 短冊形状をなす複数の前記位相角記録領域によってストライプ形状が形成されるように、前記短冊形状をなす複数の位相角記録領域を、前記記録面上に周期的に配置したことを特徴とする、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
10. 矩形形状をなす複数の前記位相角記録領域によって格子形状が形成されるように、前記矩形形状をなす複数の位相角記録領域を、２次元状に周期的に配置したことを特徴とする、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
11. 前記位相角記録領域が、文字や絵柄を表す図形の形状であることを特徴とする、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
12. 前記図形を、個人認証情報として利用することを特徴とする、請求項１１に記載の光学フィルム。
13. 複数の前記計算要素区画が、前記位相角記録領域内で重ならないことを特徴とする、請求項１乃至１２のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
14. 複数の前記再生点が、前記記録面と平行な同一平面上に存在することを特徴とする、請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
15. 前記重ならない複数の計算要素区画の各々を、異なる色を用いて着色したことを特徴とする、請求項１３に記載の光学フィルム。
16. 前記位相角を、前記記録面の単位ブロックの高さとして、前記重複領域に記録したことを特徴とする、請求項１乃至１５のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
17. 前記位相角に応じて、前記記録面のボイド量を変調させたボイドを、前記重複領域における対応する単位ブロックに埋め込むことによって、前記位相角を前記重複領域に記録したことを特徴とする、請求項１乃至１５のうち何れか１項に記載の光学フィルム。
18. 請求項１乃至１７のうち何れか１項に記載の光学フィルムが、対象物に貼り付けられてなることを特徴とする、表示体。
19. 前記光学フィルムの記録面上に、透明な反射層を有することを特徴とする、請求項１８に記載の表示体。
20. 前記対象物が機能層を有することを特徴とする、請求項１８または１９に記載の表示体。
21. 前記機能層が印刷層であることを特徴とする、請求項２０に記載の表示体。
22. 前記機能層に、機械読取可能なコードを記録したことを特徴とする、請求項２０または２１に記載の表示体。

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