JP2020030071A - 情報検出方法及び情報検出シート、並びに対象物体 - Google Patents

Abstract

【課題】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、遠隔で変位を検出でき、かつ、複数の情報を同時に得ることができる情報検出方法及び情報検出シート、並びに対象物体を提供することを目的とする。
【解決手段】対象物体の表面上に、複数の表示セルが所定の周期で配列された表示部を設置し、前記表示部に周期的なパターン形状からなるパターン光を照射することにより生じるモアレパターンを観測し、さらに前記パターン光の照射条件を変更することで生じるモアレパターンの変化を観測し、観測した前記モアレパターンの情報から、前記対象物体表面の変位に関する複数の情報を得ることを特徴とする情報検出方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、対象物体の情報を検出するセンサーによる情報検出方法に関し、例えば構造物の歪みや亀裂を検知するもの、建物の経時での劣化状態を検知するもの、また、商品ケースなどの開封部に貼付して不正開封を検知するもの、それらの個別情報を読み取るものなどに用いられる情報検出方法、さらに情報検出シート及びその対象物体に関する。

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。

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。

このような観点から、特許文献１および特許文献３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２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。

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り、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大変煩雑であるという課題がある。また、それらの歪み情報とその位置情報などの複数情報を同時に得ることはできない。

特許第５８４３２５６号公報 特開２０１７−１１６５２１号公報 特開２０１１−１９１２８２号公報

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に生じる亀裂や歪みなどによる変位に対して、遠隔で変位を検出でき、かつ、複数の情報を同時に得ることができる情報検出方法及び情報検出シート、並びに対象物体を提供することを目的とする。

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、
対象物体の表面上に、複数の表示セルが所定の周期で配列された表示部を設置し、
前記表示部に周期的なパターン形状からなるパターン光を照射することにより生じるモアレパターンを観測し、
さらに前記パターン光の照射条件を変更することで生じるモアレパターンの変化を観測し、
観測した前記モアレパターンの情報から、前記対象物体表面に関する複数の情報を得ることを特徴とする情報検出方法である。

また、請求項２に記載の発明は、
前記パターン光の照射条件が、前記周期的なパターン形状の角度、形状、周期、拡大倍率のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１に記載の情報検出方法である。

請求項３に記載の発明は、
前記パターン光の照射条件が、パターン光の波長を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の情報検出方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記パターン光の照射条件が、前記周期的なパターン形状をその周期の方向に所定の移動量で平行移動させることを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出方法である。

請求項５に記載の発明は、
前記複数の情報が、少なくとも対象物体の変位の情報を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の情報検出方法である。

請求項６に記載の発明は、
前記パターン光が、所定の文字形状または記号形状のモアレパターンが生じるように、前記パターン形状の配置が設計されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の情報検出方法である。

請求項７に記載の発明は、
前記複数の情報が、少なくとも対象物体の位置情報を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の情報検出方法である。

請求項８に記載の発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法に用いられる情報検出シートであって、
支持基材上に、剥離層が設けられ、その上に複数の表示セルを所定の周期で配列してなる表示部が配置され、さらにその上に接着層が設けられていることを特徴とする情報検出シートである。

請求項９に記載の発明は、
前記表示部において、パターン光の照射条件によってモアレパターンが変化するように表示セルの配置が設計されていることを特徴とする、請求項８に記載の情報検出シートである。

請求項１０に記載の発明は、
前記表示セルの大きさが、２０ｎｍ〜２００μｍであることを特徴とする、請求項８または９に記載の情報検出シートである。

請求項１１に記載の発明は、
前記表示部が、凹凸パターンからなる光回折構造で形成されていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の情報検出シートである。

請求項１２に記載の発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法を用いる対象物体であって、
請求項８〜１１のいずれかに記載の情報検出シートが前記接着層の面を接着して貼り付けられ、さらに前記支持基材を剥離してなることを特徴とする対象物体である。

請求項１３に記載の発明は、
請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法を用いる対象物体であって、
前記表示部が、対象物体の表面に成型された凹凸構造からなることを特徴とする対象物体である。

請求項１４に記載の発明は、
パターン光の照射条件によってモアレパターンが変化するように、前記凹凸構造の周期的な配置が設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載の対象物体である。

本発明の構成によって、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、構造物表面に設置された表示部にパターン光を照射することで生じるモアレパターンにより、遠隔で変位を検出することができる。さらに、パターン光の照射条件を変えることでモアレパターンが変化することにより、複数の情報を同時に得ることができる情報検出方法及び情報検出シート、並びに対象物体を提供することが可能である。

本発明の効果を説明するための概略図であり、（ａ）はビル（構造物）にパターン光を照射して亀裂を表示させた状態を示す概略図、（ｂ）は別のパターン光を照射して位置情報を表示させた状態を示す概略図である。 対象物体Ｂに設置された表示部Ａの一例を説明するための概略図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は表示部Ａを一部拡大して表示セルの配置を示す平面図である。 本発明の情報検出方法として、表示部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）はその一部分の拡大平面図である。また、（ｃ）はパターン光の角度をずらした状態を示す。 本発明の情報検出方法の一例を説明するための概略図であり、（ａ）（ｂ）はパターン光の照射角度を変えた場合のモアレパターンの違いを示す平面図、（ｃ）はパターン光の形状を変えた場合のモアレパターンの様子を示す平面図である。 本発明の対象物体の変位情報を検出する方法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）はその際の表示部Ａの拡大平面図である。 本発明の対象物体の固有情報を検出する方法の一例を説明するための概略平面図である。 本発明の情報検出シートの一例として層構成を示す概略断面図である。（ａ）は表示部を印刷で形成した例であり、（ｂ）は表示部を凹凸パターンからなる光回折構造で形成した例を示す。 本発明の情報検出方法に用いられる対象物体の表面構造の一例を説明するための概略断面図である。

以下、本発明に係る情報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。

（全体説明）
まず、図１は、本発明の効果を示すための概略図であり、ビル（構造物）全体にパターン光を照射して異なる情報を表示させた場合を示す概略図である。
図２は、対象物体Ｂの表面に設置された表示部Ａの一例を説明するための概略図である。

また、図３、図４は、複数情報を検出する方法に関して説明するための平面図である。検出する情報の一例として、図５、図６はそれぞれ対象物体の変位情報と固有情報を示す平面図である。さらに表面部Ａの構成の一例として、図８は情報検出シートの断面図、図９は対象物表面構造の断面図を示す。
ここで対象物体の固有情報とは、対象物体上の位置情報や日付情報（点検日、情報検出シートの貼付日）、点検情報（点検ＩＤ、点検結果（ひびの有無、ひびの割れ幅など））などを示す情報のことである。

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。
図３のように、表示部Ａにパターン光６を照射すると、照射条件によって図４のようなモアレパターンが発生する。

（情報検出方法の説明、レーザーモアレ）
以下に、本発明の一例として、対象物体Ｂの表面ひび割れや歪みなどによる変位を検出する方法について示す。

（基本的な構成）
図２（ａ）、（ｂ）は本発明の基本的な構成を示す図であり、対象物体Ｂの表面上に、ある規則的な周期ｐ１で表示セル１１が配置された表示部Ａが形成されている。
ここで表示部Ａにおける表示セル１１とは、任意の形状や色を示すものであり、対象物体Ｂの表面に形成されていればよく、表示セル１１の形成方法は例えば印刷、刻印、あるいはエッチングなどでもよく、特に方法は限定しない。大きさや個数も限定しない。

次に、図３に示すように、表示部Ａの表示セル１１の周期ｐ１と近似した周期ｑ１を持つようなパターン光６を形成し、表示部Ａに照射する。具体的には、所定パターンに設計された光学ヘッドを介してレーザー光を照射する装置を用いてパターン光６を形成し、対象物体Ｂに向けて照射する。このようなレーザーによるパターン光を形成して照射する装置は、例えば、Z-LASER社のZM18 Development Kitを用いることができる。

その他、パターン光を形成する際には、フォトマスクを介してフォトマスクパターンを有するパターン光の照射方法を用いてもよい。また、プロジェクターによりパターン光を照射する照射方法を用いてもよい。

以上の手法により、表示部Ａとパターン光６の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。
そしてこの装置によって形成するパターン光６の周期や角度は任意に変更可能であり、しかもその場で瞬時に変更できる。

具体的なモアレパターン作成の方法としては、図３（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３（ｃ）のように同じ間隔の２つのパターン（ｑ２＝ｐ１）を角度θずらして重ね合わせる方法（傾斜格子）が挙げられる。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、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、拡大倍率は下記数式によって、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）
モアレパターンの周期Ｄ＝ｐ１×ｑ１／（ｑ１−ｐ１）
＜傾斜格子の場合＞
変位の拡大倍率Ｘ＝１／（２×sin（θ／２））
モアレパターンの周期Ｄ＝ｐ１／（２×sin（θ／２））

上記の式からわかるように、平行格子の場合には、表示部Ａの周期ｐ１とパターン光６の周期ｑ１との差（ｑ１−ｐ１）が小さいほど変位の拡大倍率Ｘ及びモアレパターンの周期Ｄは大きくなる。また傾斜格子の場合には、角度θが小さいほど変位の拡大倍率Ｘ及びモアレパターンの周期Ｄが大きくなる。

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、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挙げられる。いずれの方法を採用するかは、対象物体の状態や形状などに合わせて適宜選択してよい。

（パターン光の角度、形状によるモアレパターンの変化）
図４（ａ）は、図３（ｃ）と同様にｘ方向に周期的なラインパターンをもつパターン光６２１を角度θずらして表示部Ａに照射した際に発生するモアレパターン７１を示した図であり、ｙ方向に周期的なモアレ縞が拡大されて表示されている。

一方、図４（ｂ）のように、ｙ方向に周期的なラインパターンをもつパターン光６２２を表示部Ａに照射した場合、モアレパターン７２のようにｘ方向に周期的なモアレ縞が表示される。
さらに、図４（ｃ）のようにｘｙ方向の直線格子パターンをもつパターン光６３３を表示部Ａに照射した場合は、また別のモアレパターン７３が表示される。

このように本発明では、表示部Ａに照射するパターン光６の照射角度や形状を瞬時に変えることが可能であり、これによって、異なるモアレパターンを表示することができ、これらの複数のモアレパターンの情報を検出できる。即ち、同じ対象物体Ｂ表面上で異なる複数の情報を検出することが可能である。検出される情報としては、例えば、対象物体Ｂ表面の変位情報や固有情報が挙げられる。以下に詳細を説明する。

（変位量の検出）
対象物体Ｂ表面にｘ方向の変位（例えば、構造物のひび割れや歪み）が発生する場合、変位が生じる前の図４（ａ）の状態から、変位が生じた後の図５（ａ）のように、モアレパターン７１’が変化する。
これは、図５（ｂ）のように、対象物体Ｂに設置された表示部Ａの周期が、変位発生箇所において変化する（周期間隔がｐ２に広がっている。ｐ２−ｐ１＝対象物体の変位量とする）ことによって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移動量を確認することで対象物体Ｂの変位を検出することが可能であり、かつ、このモアレパターンの移動量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。図４（ａ）と図５（ａ）を見比べると、ｘ方向の変位が発生した部分を境に、モアレパターンはｙ方向にずれを生じていることがわかる。このずれがモアレパターンの移動量Ｌ１に相当する。

本発明では前述の通り、レーザー光照射装置によって、パターン光６はその周期ｑ１や角度θを自由に瞬時に変化させることが可能である。したがって複数の変位量に合わせて拡大倍率を変えることが可能である。これは前述の拡大倍率に関する数式を用いて、パタ
ーン光６の周期ｑ１や角度θの設定値を適宜算出すればよい。

すなわち、全体的な大きな変位を確認するときには拡大倍率が低くなるようにパターン光の周期ｑ１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に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。

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４（ａ）、（ｂ）に示すように、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６２１、６２２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６２２を照射した場合はモアレパターン７２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るので、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。またパターン光６２１の場合は、ｙ方向の変位箇所と変位量を検出することができる。すなわち、このようにパターン光の周期方向を変えることで、複数の変位方向を検出することができる。

また、モアレパターンを計算により任意の形状で発生させる手法が確立しており、これを用いて、表示部Ａ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ができる。これにより、例えば図６のように「Ａ１」という文字形状の、所定パターン形状の光を照射したときはその文字が出現するようにして、その対象物体の固有情報（例えば位置情報など）として検出することも可能である。

（パターン光の波長によるモアレパターンの変化）
本発明の別の特徴として、表示部Ａに照射するパターン光６の波長を瞬時に変えられることがあげられる。即ち、パターン光の色を変化させることが可能である。これによっても、異なるモアレパターンを表示することができ、同じ対象物Ｂ表面上で異なる複数の情報を検出することが可能となる。

例えば、灰色地の対象物Ｂ表面に、赤色で表示部Ａを設置する。これに、赤色のパターン光を照射するとモアレパターンがはっきりと検出できるが、青色のパターン光では検出することが難しい。一方、青色で表示部Ａを設置して同様にパターン光を照射すると、青色のパターン光ではっきりとモアレパターンを検出することができる（表１に示す実験結果を参照）。
このように、表示部Ａの色とパターン光の波長（色）を組み合わせて表示部Ａを複数設置することで、パターン光の波長を変えて複数情報を同時に検出することが可能となる。

（パターン光の移動によるモアレパターンの変化）
本発明の別の特徴として、表示部Ａに照射するパターン光６を移動させられることがあげられる。即ち、例えばライン状のパターン光を周期方向に平行移動させることが可能である。さらにスキャニメーションと呼ばれる手法を用いて、パターン光を時間と共に移動させていくことによりあたかも動画のような情報を表示することができ、また前述の方法とは異なる情報を検出することが可能となる。

次に、対象物体表面に表示部を設置する方法について、情報検出シートを用いた場合と対象物体の表面に成型する場合の説明を示す。なお、以下に示す方法は本発明の一例であり、他の方法を用いてもよい。

（情報検出シートＡ’の説明）
まず、情報検出シートを用いて対象物体Ｂの表面に表示部Ａを設置する方法について説
明する。

図７は表示部Ａを有する情報検出シートＡ’の層構成を示す断面図である。
情報検出シートＡ’は、支持基材２の一方の主面に剥離層３が設けられ、その上に表示セル１１が設けられ、さらに上面に接着層４が設けられている。表示部Ａはこの場合、表示セル１１、接着層４、剥離層３により構成される。この情報検出シートＡ’を、接着層４の面を対象物体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、表示部Ａを対象物体Ｂ上に設置することができる。

すなわち、情報検出シートＡ’は、対象物体Ｂ上に表示部Ａを設置するための転写箔又は転写シールとして用いられる。なお、剥離層３は省略することもできる。その場合は、支持基材２は剥離せずに対象物体Ｂ上に設置するが、支持基材２の経時変化の影響が懸念されるため、剥離層３を設けた方が好ましい。

＜支持基材２＞
支持基材２は、転写前の表示部Ａを保持する為に設けられる。その材料は、フィルムからなる事が好ましい。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、表示部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。また、図示しないが、支持基材２と表示部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。

＜剥離層３＞
剥離層３は、支持基材２へ表示部Ａを剥離可能な程度に保持させる層である。支持基材２から剥離した後は、剥離層は表示部Ａの最表面に露出し、外的損傷から表示部Ａを保護する。
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以下が好適に用いられる。

＜表示セル１１＞
表示部Ａの表示セル１１は、ある規則的な周期ｐ１で構成されている。図２（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）を識別するためには、図２（ｂ）のように正方格子状に配列していることが好ましい。

表示セル１１は、単位領域に対応して配列している。ここでは一例として、図２（ｂ）のように、表示セル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。表示セル１１の形状は、ライン形状や格子形状であってもよい。
また、表示セル１１の配置は、表示したいモアレパターンに合わせて設計することもできる。

表示セル１１の大きさは、特に制限はないが、表示部に対してパターン光を照射してモ
アレパターンを生じさせる必要があることから、微小サイズであること、例えば目視では認識困難な大きさである方が好ましい。具体的には、２０〜２００μｍの大きさが好ましい。

図７（ａ）のように、表示セル１１は例えば印刷で基材全面に亘って形成される。印刷の方式としては、オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、凸版印刷など所望の印刷を用いることができる。表示セル１１の印刷厚みは１〜１００μｍ程度、好ましくは５〜１０μｍ程度で形成する。

表示セル１１は、金属薄膜を部分的にエッチングすることでも作製可能である。金属薄膜としては、例えば、アルミニウム、銀、金、およびそれらの合金などの金属材料を真空蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成し、具体的にはパターンマスク層を印刷してアルカリエッチング処理によりパターニングすることができる。

また、表示セル１１は、例えば図７（ｂ）に示すように、凹凸パターン１５からなる光回折構造で形成されていてもよい。凹凸パターンは、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。
例えば、凹凸パターンは、支持基材２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、凹凸パターンは、支持基材２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。

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凹凸パターンを含んだ原版を作製する。次いで、電鋳によって、原版に設けられた凹凸パターン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、これら版から電鋳によって複数の金型を作製する。

図７（ｂ）に示すように、凹凸パターンが設けられた面は反射層１３で覆われている。これにより、凹凸パターン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。

反射層１３としてアルミニウムの蒸着膜を用いた場合、表示セル１１は図７（ｂ）のような構成になる。具体的には、凹凸パターン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。その後、露出しているアルミニウムの蒸着膜をエッチング処理する。これにより、マスク層印刷部分の反射層１３はエッチング処理で残り、それ以外は除去されるので、表示セル１１は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。

表示セル１１において、さらに細かいパターン、例えば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凹凸パターンをＵＶエンボス法で形成、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、対象物体Ｂの表面状態を、表示部Ａを設置した状態でも目視確認することが可能となる。

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。具体的には、樹脂層１２上に凹凸パターン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。

＜接着層４＞
接着層４としては、表示部Ａが対象物体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、用途を考慮すると耐熱性・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。

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表示セル１１上に形成する。その後、情報検出シートＡ’を対象物体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、対象物体と強固に接着するため、支持基材２を剥がして表示部Ａのみを検知対象物体に固定することができる。
未反応状態の材料としては、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。

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、表示セル１１として光回折構造を用いた場合は平滑性が重要となってくるため、対象物体Ｂの表面粗さも吸収するように、接着層に弾力性を持たせるなどの工夫が必要である。

なお、表示セル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。
また、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、好適に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。

（対象物体Ｂへの設置）
以上のようにして作製された情報検出シートＡ’は、接着層４面を対象物体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、表示部Ａを対象物体Ｂの表面上に設置することができる。

（対象物体Ｂの表面に成型する方法の説明）
次に、対象物体Ｂの表面に凹凸構造を成型することで表示部Ａを設置する方法について説明する。ここでは一例として、対象物体Ｂの材料としてコンクリートを用いた場合について示す。他にも、表面に凹凸構造を成型できる材料であれば用いることは可能である。

この方法は図８のように、対象物体Ｂの表面に直接凹凸構造を成型する。凹凸構造としては、規則的な周期ｐ１あるいはモアレパターンに合わせて設計した周期に凸部（もしくは凹部）が合うように成型する。
具体的にはまず上記のように設計した凹凸構造をもつフィルムを作製し、そのフィルム
上にコンクリート材料を流し込んで常温で十分に乾燥・硬化させてからフィルムを剥がすことで、コンクリート表面に凹凸構造を成型することができる。
このようにして成型されたコンクリート表面は、周期的な凸部（もしくは凹部）によって前述の表示セル１１と同様に、パターン光６の照射によってモアレパターンを表示させることができる。即ち、パターン光の照射条件（照射角度や形状、波長など）によって複数情報を検出することも可能である。

（効果の説明）
以上のように本発明では、対象物体上に情報検出シートを転写する、あるいは対象物体の表面に凹凸構造として成型することで表示部Ａを設置し、それにパターン光を重ね合わせることでモアレパターンを発生させる。そして、そのモアレパターンから情報を検出する方法を特徴としている。
よって、パターン表示部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。さらに、パターン光の照射条件（角度や形状、波長など）を瞬時に変えられることから、複数の情報を同時に検出することが可能となる。検出される情報としては、対象物体の変位情報や固有情報が含まれる。

本例では、図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情報検出方法について説明する。

（実施例１）［情報検出シート（印刷構成）を用いた方法、複数変位情報の検出］
＜印刷からなる情報検出シートの作製＞
図７（ａ）に示すように、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。
次に、表示セル１１として、アクリル系樹脂からなる赤色インキを用いて乾燥後の膜厚が５μｍになるようにパターン印刷し乾燥させた。その際に、印刷パターンとして３００μｍ周期で１００μｍ角の赤色パターンを格子状に規則的に配置した。その上に灰色インキを全面印刷することによって、灰色地に赤色パターンが配置された表示セル１１を得た。
その後、接着層４として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、最後に接着層４の上にセパレータとして剥離紙を設け、情報検出シートＡ’を作成した。

＜対象物体Ｂへの設置＞
以上のようにして作製された情報検出シートＡ’を、剥離紙を剥がして接着層４の面を対象物体Ｂに貼り付けた後、支持基材２を剥がすことにより、表示部Ａを対象物体Ｂの表面上に設置することができた。その際、位置あわせ精度は不要であり、容易に設置することができた。

＜パターン光照射による変位検出＞
波長６４０ｎｍ出力１０ｍＷのレーザー装置に２５平行線を有する光学フィルタを設置して、レーザー光を照射することにより、ラインパターンのパターン光を作成した。
これを、図５に示すように、上述の対象物体Ｂに設置した表示部Ａに照射した。このとき、ラインパターンが３００μｍ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、よって前述の数式から算出したモアレの周期は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検出できた。その移動量を測定すると６ｍｍで、拡大率から逆算しても亀裂の幅が０．３ｍｍであることも確認できた。

＜パターン光照射角度による複数情報検出＞
また、パターン光の照射角度を９０度回転させて表示部Ａに照射すると、ｘ方向に周期的なライン形状のモアレパターンが確認された。そして、ｘ方向に亀裂がある場合は、そのモアレパターンの移動を遠隔で見て、亀裂箇所と幅を確認することができた。
即ち、表示部Ａに照射するパターン光の照射角度を変えることで、２種類の亀裂箇所を検出することができた。

（実施例２）
＜印刷からなる情報検出シート、固有情報の検出方法＞
情報検出シートＡ’の作製方法と対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。
但し、表示セルの配置をモアレパターンで文字が表示されるように設計した。具体的には、図６に示すように、３００μｍ周期のクロスパターンの光６２３を照射した際に、モアレパターン７４が「Ａ１」の文字形状に表示されるように、特定の位置の表示セルにおいて、格子の位置をずらして配置した。
このようにして対象物体Ｂに設置した表示部Ａにクロスパターン光を照射すると、モアレパターンで「Ａ１」という文字が表示された。この情報から、測定箇所の位置情報を得ることができた。

（実施例３）
＜印刷からなる情報検出シート、パターン光の波長を変えて複数情報を検出する方法＞
情報検出シートＡ’の作製方法と対象物体Ｂへの設置は、実施例１と同様に行った。但し、表示セルとして２種類印刷し、その色をそれぞれ赤色と青色で印刷した。
このようにして対象物Ｂに設置した表示部Ａに、赤色のラインパターン光を照射すると、赤色の表示部からなるモアレパターンが確認でき、情報を得ることができた。
一方、青色のラインパターン光を照射した場合は、青色の表示部からなるモアレパターンが確認できた。即ち、表示部Ａに照射するパターン光の波長を変えることで、２種類の情報を検出することができた。

（実施例４）［情報検出シート（ホロ構成）を用いた方法］
＜ホログラムからなる情報検出シートの作製＞
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。
次に、表示セル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、無機蒸着層からなる反射層１３を形成した。その上に、酢酸ビニル樹脂からなるマスク層１４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、３００μｍ周期で１００μｍ格子が規則的に配置した表示セル１１を得た。

その後、接着層４として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、最後にセパレータとして剥離紙を設け、情報検出シートＡ’を作成した。
対象物体Ｂへの設置は実施例１と同様に行った。

（実施例５）
＜対象物体に凹凸構造を成型した方法＞
図８に示すように、対象物体Ｂの表面に直接凹凸構造を成型した。
具体的な方法としては、６００μｍピッチ、先端角度９０度で成型されたプリズムシートを下地に置いて側面に木枠を固定、その中に水と混合したコンクリート材料を流し込んで、数日放置した。その後、木枠とプリズムシートを外すことで、表面に６００μｍピッチの凹凸構造が成型されたコンクリート片を作製した。
この凹凸構造が表示部Ａとして機能することで、これにパターン光を照射するとモアレパターンが表示されるのが確認できた。また、対象物体Ｂに亀裂が入ると凹凸構造の周期パターンが変化し、モアレパターンも変化して、その位置と亀裂の幅を確認することができた。

（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、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２枚のＰＥＴフィルムが変動してずれたため、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、複数の情報は得ることができなかった。

以上の結果から、本発明の情報検出方法によれば、煩雑な作業を必要とせず、簡便な手段により、対象物体表面の亀裂や歪みなどの変位を遠隔で、かつ瞬時に複数の情報が検出できることがわかった。

Ａ 表示部
Ａ’情報検出シート
Ｂ 対象物体
１１ 表示セル
１２ 樹脂層
１３ 反射層
１４ マスク層
１５ 凹凸パターン
２ 支持基材
３ 剥離層
４ 接着層
５ 凹凸構造
６１、６２ パターン光
７１、７２、７３、７４ モアレパターン

Claims (14)

1. 対象物体の表面上に、複数の表示セルが所定の周期で配列された表示部を設置し、
   前記表示部に周期的なパターン形状からなるパターン光を照射することにより生じるモアレパターンを観測し、
   さらに前記パターン光の照射条件を変更することで生じるモアレパターンの変化を観測し、
   観測した前記モアレパターンの情報から、前記対象物体表面に関する複数の情報を得ることを特徴とする情報検出方法。
2. 前記パターン光の照射条件が、前記周期的なパターン形状の角度、形状、周期、拡大倍率のいずれかを含むことを特徴とする、請求項１に記載の情報検出方法。
3. 前記パターン光の照射条件が、パターン光の波長を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の情報検出方法。
4. 前記パターン光の照射条件が、前記周期的なパターン形状をその周期の方向に所定の移動量で平行移動させることを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出方法。
5. 前記複数の情報が、少なくとも対象物体の変位の情報を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の情報検出方法。
6. 前記パターン光が、所定の文字形状または記号形状のモアレパターンが生じるように、前記パターン形状の配置が設計されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の情報検出方法。
7. 前記複数の情報が、少なくとも対象物体の固有情報を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の情報検出方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法に用いられる情報検出シートであって、
   支持基材上に、剥離層が設けられ、その上に複数の表示セルを所定の周期で配列してなる表示部が配置され、さらにその上に接着層が設けられていることを特徴とする情報検出シート。
9. 前記表示部において、パターン光の照射条件によってモアレパターンが変化するように表示セルの配置が設計されていることを特徴とする、請求項８に記載の情報検出シート。
10. 前記表示セルの大きさが、２０ｎｍ〜２００μｍであることを特徴とする、請求項８または９に記載の情報検出シート。
11. 前記表示部が、凹凸パターンからなる光回折構造で形成されていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の情報検出シート。
12. 請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法を用いる対象物体であって、
    請求項８〜１１のいずれかに記載の情報検出シートが前記接着層の面を接着して貼り付けられ、さらに前記支持基材を剥離してなることを特徴とする対象物体。
13. 請求項１〜７のいずれかに記載の情報検出方法を用いる対象物体であって、
    前記表示部が、対象物体の表面に成型された凹凸構造からなることを特徴とする対象物体。
14. パターン光の照射条件によってモアレパターンが変化するように、前記凹凸構造の周期的な配置が設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載の対象物体。

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