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JP6909439B2 - Light modulation elements and information recording media - Google Patents
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Description

本発明は、入射される再生光の位相を変調して光像を再生する光変調素子、およびそのような光変調素子を備える情報記録媒体に関する。 The present invention relates to a light modulation element that modulates the phase of incident reproduced light to reproduce an optical image, and an information recording medium including such a light modulation element.

原画像を再生可能なホログラム等の光変調素子として、様々なタイプの光変調素子が提案されている。 Various types of light modulation elements have been proposed as light modulation elements such as holograms that can reproduce the original image.

例えば特許文献1および特許文献2は、凹凸パターンを有する位相変調型の光変調素子であって、可視光波長帯域の全体にわたって光を回折して光像を再生する光変調素子を開示する。また特許文献3は、記録情報を機械的に読み取り可能な第1の光回折構造が形成されている領域と、記録情報を目視で読み取り可能な第2の光回折構造が形成されている領域とが重畳しないように設けられた光変調素子(情報記録媒体)を開示する。 For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a phase modulation type light modulation element having a concavo-convex pattern, which diffracts light over the entire visible light wavelength band and reproduces an optical image. Further, Patent Document 3 describes a region in which a first light diffraction structure in which recorded information can be read mechanically is formed and a region in which a second light diffraction structure in which recorded information can be visually read is formed. Disclose a light modulation element (information recording medium) provided so as not to superimpose.

特開2004−126535号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-126535 特開平10−153943号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-153943 特開平07−320014号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-320014

特許文献1および特許文献2の光変調素子はいずれも、可視光波長帯域の全体にわたってほぼ満遍なく光を回折するため、一般的な環境光である白色光が入射した場合、当該白色光を分光して波長毎に異なる位置に光像を再生し、全体として虹色の光像が再生される。このように虹色で光像が再生される場合、各種ライン(例えば輪郭ライン)が太るため、再生像の視認性が悪く、所望の光像を高精細に再生することができない。また再生像の色が虹色に限定されてしまうと、特定色(例えば赤や青などの単色)で光像を再生することができず、特定色によって特定の印象を観察者に与えることができない。 Since the optical modulation elements of Patent Document 1 and Patent Document 2 diffract light almost evenly over the entire visible light wavelength band, when white light, which is general ambient light, is incident, the white light is dispersed. The light image is reproduced at a different position for each wavelength, and the rainbow-colored light image is reproduced as a whole. When the light image is reproduced in rainbow colors in this way, various lines (for example, contour lines) are thickened, so that the visibility of the reproduced image is poor and a desired light image cannot be reproduced with high definition. Further, if the color of the reproduced image is limited to the rainbow color, the optical image cannot be reproduced with a specific color (for example, a single color such as red or blue), and the specific color may give a specific impression to the observer. Can not.

なお特定色で光像を再生する手法として、特定波長帯域の光のみを光変調素子に入射させたり、特定波長帯域の光のみを選択的に透過するカラーフィルターなどのフィルター層を光変調素子に付加したりすることが考えられる。しかしながら、特定波長帯域の光のみを光変調素子に入射させる場合には、使用可能な光源が限定されるため、光変調素子の用途が非常に限られる。またフィルター層を設ける場合には、製造コストが増大し、また光変調素子を通して観察する情景の色が特定波長帯域の色に限定されるため、観察者に違和感がもたらされる。 As a method of reproducing an optical image in a specific color, a filter layer such as a color filter that allows only light in a specific wavelength band to enter the optical modulation element or selectively transmits only light in a specific wavelength band is used as the optical modulation element. It is possible to add it. However, when only light in a specific wavelength band is incident on the light modulation element, the light sources that can be used are limited, so that the use of the light modulation element is very limited. Further, when the filter layer is provided, the manufacturing cost increases, and the color of the scene observed through the light modulation element is limited to the color of the specific wavelength band, which causes a sense of discomfort to the observer.

また特許文献3は、2種類の波長を回折する第1および第2の光回折構造が設けられているが、第1の光回折構造は機械的に読み取り可能な記録情報を再生するのに対し、第2の光回折構造は目視により読み取り可能な記録情報を再生する。したがって特許文献3の光変調素子も、上述の他の文献と同様に、白色光が入射した場合に所望の特定色を持った光像を視認可能に再生することができず、観察像の視認性は必ずしも良くない。 Further, Patent Document 3 is provided with first and second optical diffraction structures that diffract two types of wavelengths, whereas the first optical diffraction structure reproduces mechanically readable recorded information. , The second light diffraction structure reproduces visually readable recorded information. Therefore, similarly to the other documents described above, the light modulation element of Patent Document 3 cannot visually reproduce an optical image having a desired specific color when white light is incident, and the observation image can be visually recognized. The sex is not always good.

上述のように従来の光変調素子は、所望の視認性を持った光像を必ずしも適切に再生することができていなかった。特に、一般的に汎用されている白色光を再生光として用いることができ、原画像を工夫することなく、所望の光像を視認性良く再生することが可能な光変調素子の要望およびニーズは非常に高い。そのような視認性に優れた再生像は、意匠用途に適しているだけではなく、真贋判定などのセキュリティ用途にも適している。 As described above, the conventional light modulation element has not always been able to properly reproduce an optical image having a desired visibility. In particular, there is a demand and need for an optical modulation element that can reproduce a generally used white light as a reproduction light and can reproduce a desired light image with good visibility without devising the original image. Very expensive. Such a reproduced image with excellent visibility is not only suitable for design applications, but also suitable for security applications such as authenticity determination.

特に、真贋判定に用いられる光変調素子には、観察者が再生像を観察することによって真贋を簡単且つ正確に判定できるようにすることが求められている。そのような真贋判定手法として、光変調素子に対する再生光の入射角度を変化させることにより、容易に視認可能な所定の変化を再生像が示すか否かに応じて真贋を判定する手法が挙げられる。そのような再生像の変化として様々な態様があるが、とりわけ、再生像の少なくとも一部を、再生光の入射角度の変化に応じて、視認可能な状態と視認が困難な状態(或いは全く視認ができない状態)との間で推移させる態様が、非常に有効であると考えられる。 In particular, the light modulation element used for authenticity determination is required to enable an observer to easily and accurately determine authenticity by observing a reproduced image. As such an authenticity determination method, there is a method of determining authenticity depending on whether or not the reproduced image shows a predetermined change that can be easily visually recognized by changing the incident angle of the reproduced light with respect to the light modulation element. .. There are various aspects of such a change in the reproduced image, and in particular, at least a part of the reproduced image is visible and difficult to be visually recognized (or completely visible) depending on the change in the incident angle of the reproduced light. It is considered that the mode of transitioning between the state and the state in which the light cannot be formed is very effective.

しかしながら、従来のホログラム等の光変調素子はそのような再生像の変化を実現することができていなかった。また、そのような再生像の変化を実現する光変調素子を、真贋判定等のセキュリティ用途に用いることによって、信頼性に優れたセキュリティ性能を提供すること自体が考えられていなかった。 However, conventional light modulation elements such as holograms have not been able to realize such a change in the reproduced image. Further, it has not been considered to provide highly reliable security performance by using an optical modulation element that realizes such a change in the reproduced image for security purposes such as authenticity determination.

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、再生光の入射角度を変化させることによって、再生される光像の少なくとも一部を、視認される状態と視認困難な状態(或いは視認不可能な状態)との間で推移させることができる光変調素子、およびそのような光変調素子を備える情報記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by changing the incident angle of the reproduced light, at least a part of the reproduced light image can be visually recognized and difficult to be visually recognized (or invisible). It is an object of the present invention to provide a light modulation element capable of transitioning to and from a possible state, and an information recording medium including such a light modulation element.

本発明の一態様は、入射される再生光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、要素素子は、凹凸面を有し、要素素子についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値を有する、光変調素子に関する。 One aspect of the present invention includes an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of the incident reproduced light, and the element element has an uneven surface, and the diffraction efficiency of the primary diffracted light with respect to the element element is high. At least one of the wavelength distribution and the diffraction efficiency of the -1st order diffracted light has a maximum value of the diffraction efficiency in at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. Regarding optical modulation elements.

1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が含む回折効率の極大値に関する半値全幅は、200nm以下であってもよい。 The full width at half maximum with respect to the maximum value of the diffraction efficiency included in at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light may be 200 nm or less.

要素素子についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値を有し、他方が600nmよりも大きく780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値を有してもよい。 One of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for the element element is at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. In addition, it may have a maximum value of diffraction efficiency, and the other may have a maximum value of diffraction efficiency in a wavelength band larger than 600 nm and smaller than 780 nm.

本発明の他の態様は、入射される再生光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、要素素子は、凹凸面を有し、要素素子への再生光の入射角度を変化させることで、光像を再生する光の波長帯域を380nmよりも小さくまたは780nmよりも小さくすることができる、光変調素子に関する。 Another aspect of the present invention includes an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of the incident reproduced light, and the element element has an uneven surface, and the angle of incidence of the reproduced light on the element element is determined. The present invention relates to an optical modulation element capable of making the wavelength band of light for reproducing an optical image smaller than 380 nm or smaller than 780 nm by changing the light.

本発明の他の態様は、入射される再生光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、要素素子は、凹凸面を有し、要素素子への再生光の入射角度を変化させることで、光像を不可視化することができる、光変調素子に関する。 Another aspect of the present invention includes an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of the incident reproduced light, and the element element has an uneven surface, and the angle of incidence of the reproduced light on the element element is determined. The present invention relates to a light modulation element capable of making an optical image invisible by changing the light image.

要素素子はフーリエ変換ホログラムである。 Element The element is a Fourier transform hologram.

本発明の他の態様は、上記のいずれかの光変調素子を備える情報記録媒体に関する。 Another aspect of the present invention relates to an information recording medium including any of the above light modulation elements.

光像は、文字、記号および絵柄のうちの少なくともいずれか1つに基づく情報を表してもよい。 The light image may represent information based on at least one of letters, symbols and patterns.

情報記録媒体は、所定サイズの開口部を有する基材を更に備え、光変調素子の少なくとも一部は、開口部に対応する位置に配置されてもよい。 The information recording medium may further include a base material having an opening of a predetermined size, and at least a part of the light modulation element may be arranged at a position corresponding to the opening.

本発明によれば、再生光の入射角度を変化させることによって、再生される光像の少なくとも一部を、視認される状態と視認困難な状態(或いは全く視認不可能な状態)との間で推移させることができる光変調素子、およびそのような光変調素子を備える情報記録媒体を提供することができる。 According to the present invention, by changing the incident angle of the reproduced light, at least a part of the reproduced light image can be seen between a state in which it is visually recognized and a state in which it is difficult to see (or a state in which it is completely invisible). It is possible to provide a light modulation element that can be changed and an information recording medium including such a light modulation element.

図1は、ホログラム保持体の典型例を示す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a typical example of a hologram holder. 図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 図3は、反射型のホログラム構造体の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a reflective hologram structure. 図4は、透過型のホログラム構造体の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of a transmissive hologram structure. 図5は、ホログラム構造体の平面構造を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing the planar structure of the hologram structure. 図6は、凹凸面の段構造の一例の概略を示す要素素子の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an element element showing an outline of an example of a stepped structure of an uneven surface. 図7は、凹凸面の段構造の他の例の概略を示す要素素子の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of an element element showing an outline of another example of a stepped structure of an uneven surface. 図8は、各要素素子の1次回折光の波長分布と回折効率との関係例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the wavelength distribution of the primary diffracted light of each element element and the diffraction efficiency. 図9は、ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the hologram structure. 図10は、ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the hologram structure. 図11は、ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the hologram structure. 図12は、ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the hologram structure. 図13は、第1の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合を示す。FIG. 13 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the first embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 0 °. 図14は、第1の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合を示す。FIG. 14 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the first embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 30 °. 図15は、第1の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が50°の場合を示す。FIG. 15 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the first embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 50 °. 図16は、第1の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像を示す。FIG. 16 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the first embodiment, and shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 0 °. 図17は、第1の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像を示す。FIG. 17 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the first embodiment, and shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 30 °. 図18は、第1の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、各要素素子に対する再生光の入射角度が50°の場合の光像を示す。FIG. 18 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the first embodiment, and shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 50 °. 図19は、第2の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合を示す。FIG. 19 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the second embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 0 °. 図20は、第2の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合を示す。FIG. 20 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the second embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 30 °. 図21は、第2の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、図21は各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像を示す。FIG. 21 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the second embodiment, and FIG. 21 shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 0 °. Is shown. 図22は、第2の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、図22は各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像を示す。FIG. 22 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the second embodiment, and FIG. 22 shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 30 °. Is shown. 図23は、第3の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合を示す。FIG. 23 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the third embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 0 °. 図24は、第3の実施モードに係る各要素素子の回折特性を示すグラフであり、各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合を示す。FIG. 24 is a graph showing the diffraction characteristics of each element element according to the third embodiment, and shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element is 30 °. 図25は、第3の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、各要素素子に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像を示す。FIG. 25 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the third embodiment, and shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 0 °. 図26は、第3の実施モードに係る各要素素子を備えるホログラム構造体によって再生される光像の例を示し、各要素素子に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像を示す。FIG. 26 shows an example of an optical image reproduced by the hologram structure including each element element according to the third embodiment, and shows an optical image when the incident angle of the reproduced light with respect to each element element is 30 °. 図27は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体の平面構造の一例を示す概念図である。FIG. 27 is a conceptual diagram showing an example of the planar structure of the transmissive hologram structure according to the second embodiment. 図28は、図27の透過型ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 28 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the transmissive hologram structure of FIG. 27. 図29は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体の平面構造の他の例を示す概念図である。FIG. 29 is a conceptual diagram showing another example of the planar structure of the transmissive hologram structure according to the second embodiment. 図30は、図29の透過型ホログラム構造体によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 30 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by the transmissive hologram structure of FIG. 29. 図31は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体の他の例によって再生される光像を説明するための概略図である。FIG. 31 is a schematic diagram for explaining an optical image reproduced by another example of the transmissive hologram structure according to the second embodiment.

以下、本発明の実施形態に係る光変調素子について説明する。 Hereinafter, the light modulation element according to the embodiment of the present invention will be described.

以下の各実施形態の光変調素子は、入射される再生光の位相を変調して光像を再生する位相変調型のホログラム構造体によって構成されており、特にフーリエ変換ホログラムによって構成される要素素子を含む。フーリエ変換ホログラムは、原画像のフーリエ変換像の波面情報を記録することで作製されるホログラムであり、いわゆるフーリエ変換レンズとして機能する。特に位相変調型のフーリエ変換ホログラムは、フーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして媒体に記録することで作製される凹凸面を有するホログラムであり、媒体の光路長差に基づく回折現象を利用して再生光から原画像の光像を再生する。このフーリエ変換ホログラムは、例えば、所望の光像(すなわち原画像)を精度良く再生できる一方で、比較的簡単に作製することができる点で有利である。こうした位相変調型の光変調素子はキノフォームとも言われる。ただし、本発明を適用可能な光変調素子の要素素子は、フーリエ変換ホログラムには限定されず、他の方法で光像を再生するホログラムや他の構造を有する光変調素子に対しても本発明を適用することが可能である。 The light modulation element of each of the following embodiments is composed of a phase modulation type hologram structure that modulates the phase of the incident reproduced light and reproduces an optical image, and in particular, an element element composed of a Fourier transform hologram. including. The Fourier transform hologram is a hologram produced by recording the wavefront information of the Fourier transform image of the original image, and functions as a so-called Fourier transform lens. In particular, the phase-modulated Fourier transform hologram is a hologram having an uneven surface produced by multi-valued the phase information of the Fourier transform image and recording it on a medium as a depth, and is a diffraction phenomenon based on the optical path length difference of the medium. Is used to reproduce the optical image of the original image from the reproduced light. This Fourier transform hologram is advantageous in that, for example, a desired optical image (that is, an original image) can be reproduced with high accuracy, but it can be produced relatively easily. Such a phase modulation type light modulation element is also called quinoform. However, the element elements of the light modulation element to which the present invention can be applied are not limited to the Fourier transform hologram, and the present invention is also applied to a hologram that reproduces an optical image by another method or a light modulation element having another structure. Can be applied.

以下の説明では、ホログラム構造体に入射させる再生光として様々な波長を含む白色光を例として挙げているが、再生光は必ずしも白色光である必要はない。すなわち、ホログラム構造体によって再生される光像の色に対応する波長の光が含まれていれば、再生光に含まれる波長は特に限定されない。また以下の説明では、特に断りがない限り、ホログラム構造体に対する再生光の入射角度が0°(すなわちホログラム構造体の入射面の法線方向に沿った角度)の場合を想定している。また本明細書において示される屈折率の具体的な値は、特に断りがない限り、波長589.3nmの光を基準としている。また以下の説明では、ホログラム構造体11に関して示される屈折率や凹凸面の特性値は、特に断りがない限り、屈折率が1.0の空気環境下においてホログラム構造体11が使用される場合を想定して導き出された値である。 In the following description, white light containing various wavelengths is given as an example of the reproduced light incident on the hologram structure, but the reproduced light does not necessarily have to be white light. That is, the wavelength included in the reproduced light is not particularly limited as long as the light having a wavelength corresponding to the color of the light image reproduced by the hologram structure is included. Further, in the following description, unless otherwise specified, it is assumed that the incident angle of the reproduced light with respect to the hologram structure is 0 ° (that is, the angle along the normal direction of the incident surface of the hologram structure). Further, unless otherwise specified, the specific value of the refractive index shown in the present specification is based on light having a wavelength of 589.3 nm. Further, in the following description, the refractive index and the characteristic value of the uneven surface shown with respect to the hologram structure 11 are the cases where the hologram structure 11 is used in an air environment having a refractive index of 1.0 unless otherwise specified. It is a value derived by assuming it.

また本明細書において、「同一の形状を有する2以上の光像」の概念には、サイズが相互に同一であり且つ形状(全体の形)が同じ2以上の光像だけではなく、サイズが相互に異なり且つ形状が同じ2以上の光像も含まれる。すなわち、同一の形状を有する2以上の光像は、形状が同じであれば、サイズが互いに同じか否かは問われず、互いに相似の関係性を有する2以上の光像は「同一の形状を有する2以上の光像」に該当する。したがって、光像の構成波長が異なるために再生される大きさが相互に異なる2以上の光像は、全体の形が同じであれば、「互いに同一形状を有する2以上の光像」に該当する。 Further, in the present specification, the concept of "two or more optical images having the same shape" includes not only two or more optical images having the same size and the same shape (overall shape), but also the size. Two or more optical images that are different from each other and have the same shape are also included. That is, two or more optical images having the same shape may or may not have the same size as long as they have the same shape, and two or more optical images having a similar relationship with each other have the same shape. It corresponds to "two or more light images having". Therefore, two or more optical images having different sizes to be reproduced due to different constituent wavelengths of the optical images correspond to "two or more optical images having the same shape with each other" if the overall shape is the same. do.

また本明細書において、「点対称」の関係を有する2つの光像の概念には、サイズが相互に同一であり且つ形状(全体の形)が同じ2つの光像だけではなく、サイズが相互に異なり且つ形状が同じ2つの光像も含まれる。すなわち、同一の形状を有する2つの光像は、形状が同じであり、且つ再生位置および再生向きが点対称性を有していれば、サイズが互いに同じか否かは問われない。そのため、例えば互いに相似の関係性を有する2つの光像であって、再生位置および再生向きが点対称性を有する2つの光像は「互いに点対称の関係を有する2つの光像」に該当する。したがって、光像の構成波長が異なるために再生される大きさが相互に異なる2以上の光像は、形状が同じであり、再生位置および光像の向きが点対称性を有していれば、「互いに点対称の関係を有する2以上の光像」に該当する。 Further, in the present specification, the concept of two optical images having a "point symmetry" relationship includes not only two optical images having the same size and the same shape (overall shape), but also mutual sizes. Also included are two light images that are different and have the same shape. That is, as long as the two optical images having the same shape have the same shape and the reproduction position and the reproduction direction have point symmetry, it does not matter whether the sizes are the same or not. Therefore, for example, two optical images having a similar relationship with each other and having a point symmetry in the reproduction position and the reproduction direction correspond to "two optical images having a point symmetric relationship with each other". .. Therefore, if two or more optical images having different reproduction sizes due to different constituent wavelengths of the optical images have the same shape, and the reproduction position and the orientation of the optical image have point symmetry. , "Two or more optical images having a point-symmetrical relationship with each other".

[第1の実施形態]
図1は、ホログラム保持体10の典型例を示す概略平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a typical example of the hologram holder 10. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

図1および図2に示すホログラム保持体10は、ホログラム層1と、ホログラム層1の一方の面上に積層される反射層2と、ホログラム層1の他方の面上に積層された基材4とを備える。このホログラム保持体10の一部には反射型のホログラム構造体11が設けられている。このホログラム構造体11では、ホログラム層1の一方の面が凹凸面1aを形成し、この凹凸面1aを被覆する反射層2も凹凸形状を有する。ホログラム構造体11が有する凹凸面1aは、原画像のフーリエ変換画像に対応した凹凸パターンを有し、フーリエ変換画像の画素毎に対応の凹凸深さを有する。例えば、基材4(例えばPET:ポリエチレンテレフタラート)上にホログラム層1を構成する樹脂(例えばUV硬化樹脂や熱可塑性樹脂)を塗布などで形成し、当該ホログラム層1に対して、UV硬化処理や熱圧処理とともに原版の凹凸面を押し当てる凹凸賦形処理が行われ、その後、当該ホログラム層1の凹凸面1a上に反射層2(例えばAl、ZnS、或いはTiOなど)を形成することにより、図1および図2に示すホログラム保持体10を製造することができる。なお図示は省略するが、反射層2上に、粘着材、接着剤、および/またはヒートシール層等の他の部材が更に形成されてもよい。 The hologram holder 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a hologram layer 1, a reflection layer 2 laminated on one surface of the hologram layer 1, and a base material 4 laminated on the other surface of the hologram layer 1. And. A reflective hologram structure 11 is provided in a part of the hologram holder 10. In the hologram structure 11, one surface of the hologram layer 1 forms an uneven surface 1a, and the reflection layer 2 covering the uneven surface 1a also has an uneven shape. The uneven surface 1a of the hologram structure 11 has an uneven pattern corresponding to the Fourier transformed image of the original image, and has a corresponding uneven depth for each pixel of the Fourier transformed image. For example, a resin (for example, UV curable resin or thermoplastic resin) constituting the hologram layer 1 is formed on a base material 4 (for example, PET: polyethylene terephthalate) by coating or the like, and the hologram layer 1 is subjected to UV curing treatment. Along with the heat and pressure treatment, the uneven surface shaping process of pressing the uneven surface of the original plate is performed, and then the reflective layer 2 (for example, Al, ZnS, TiO 2, etc.) is formed on the uneven surface 1a of the hologram layer 1. Therefore, the hologram holder 10 shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured. Although not shown, other members such as an adhesive, an adhesive, and / or a heat seal layer may be further formed on the reflective layer 2.

このようなホログラム構造体11に対して点光源や平行光源から光が入射すると、凹凸面1aの凹凸パターンに応じた光像(すなわち原画像)が再生される。この種の光変調素子は、光像を投影するためのスクリーン等が不要であり、また点光源や平行光源等の特定の光源からの光が入射する場合にとりわけ良好に光像を再生するため、意匠用途、セキュリティ用途、或いはその他の用途に対して利便性良く広範に利用可能である。このような光変調素子によって再生可能な光像は特に限定されず、例えば文字、記号、線画、絵柄、模様(パターン)およびこれらの組み合わせ等を、原画像および再生可能な光像としうる。 When light is incident on such a hologram structure 11 from a point light source or a parallel light source, an optical image (that is, an original image) corresponding to the uneven pattern of the uneven surface 1a is reproduced. This type of light modulation element does not require a screen or the like for projecting an optical image, and reproduces an optical image particularly well when light from a specific light source such as a point light source or a parallel light source is incident. , Convenient and widely available for design, security, or other uses. The optical image reproducible by such a light modulation element is not particularly limited, and for example, characters, symbols, line drawings, patterns, patterns, combinations thereof, and the like can be used as an original image and a reproducible optical image.

上述のように光変調素子として機能するホログラム構造体11と、ホログラム構造体11を支持する基材4とを備える図1および図2に示すホログラム保持体10は、一例として、パスポート等の情報記録媒体を好適に構成しうる。例えば、ホログラム構造体11によって再生される光像が文字、記号および絵柄のうちの少なくともいずれか1つに基づく情報を表すようにホログラム構造体11を設計することで、ホログラム構造体11を真贋判定等のセキュリティ用途に好適に用いることができる。なお、図1および図2に示すホログラム保持体10では、透明の基材4が用いられているが、不透明な基材が代わりに用いられてもよい。その場合、例えば、基材に所定サイズの開口部4a(図2参照)を形成し、光変調素子として設けられるホログラム構造体11の少なくとも一部を当該開口部4aに対応する位置に配置することで、ホログラム保持体10はパスポート等の情報記録媒体を好適に構成することが可能である。なお、開口部4aには穴(空間)が設けられていてもよいし、穴(空間)とともに又は穴(空間)を設ける代わりに、開口部4aだけ透明体(すなわち透明な基材)によって構成してもよい。また透明な基材4を用いる場合であっても、例えば基材4のうち開口部4a以外の部分に光の透過を規制する印刷体を設けることによって、基材4のうち基本的に開口部4aのみを光が透過するようにホログラム保持体10が構成されてもよい。またパスポート等の情報記録媒体に開口箇所を形成し、当該開口箇所にホログラム保持体10が配置されてもよい。この場合、情報記録媒体の開口箇所には穴(空間)及び/又は透明体が設けられていてもよく、情報記録媒体のうち開口箇所以外の箇所に光の透過を規制する印刷体が設けられてもよく、情報記録媒体のうち開口箇所のみを光が透過するように情報記録媒体が構成されてもよい。 As an example, the hologram holder 10 shown in FIGS. 1 and 2 including the hologram structure 11 that functions as a light modulation element as described above and the base material 4 that supports the hologram structure 11 records information such as a passport. The medium can be suitably configured. For example, the hologram structure 11 is determined to be authentic by designing the hologram structure 11 so that the light image reproduced by the hologram structure 11 represents information based on at least one of characters, symbols, and patterns. It can be suitably used for security applications such as. Although the transparent base material 4 is used in the hologram holder 10 shown in FIGS. 1 and 2, an opaque base material may be used instead. In that case, for example, an opening 4a (see FIG. 2) having a predetermined size is formed on the base material, and at least a part of the hologram structure 11 provided as the light modulation element is arranged at a position corresponding to the opening 4a. Therefore, the hologram holder 10 can preferably form an information recording medium such as a passport. The opening 4a may be provided with a hole (space), or instead of providing the hole (space) or the hole (space), only the opening 4a is composed of a transparent body (that is, a transparent base material). You may. Even when the transparent base material 4 is used, for example, by providing a printed body that regulates the transmission of light in a portion of the base material 4 other than the opening 4a, the opening portion of the base material 4 is basically used. The hologram holder 10 may be configured so that light is transmitted only through 4a. Further, an opening may be formed in an information recording medium such as a passport, and the hologram holder 10 may be arranged in the opening. In this case, a hole (space) and / or a transparent body may be provided in the opening portion of the information recording medium, and a printing body that regulates the transmission of light is provided in a portion of the information recording medium other than the opening portion. The information recording medium may be configured so that light transmits only through the openings of the information recording medium.

ホログラム構造体11は、図3に示すように観察者50および光源51aがホログラム構造体11に対して同じ側に配置される反射型ホログラム構造体と、図4に示すように観察者50および光源51bがホログラム構造体11を介して相互に異なる側に配置される透過型ホログラム構造体とに分類できる。反射型ホログラム構造体としては、例えば図2に示す反射層2のような再生光を反射するための追加の層が設けられる構造体の他に、追加の反射層を設けずにホログラム層1の凹凸面1aを空気に露出させて、UV硬化樹脂などのホログラム層1と空気との間の屈折率の差を利用して再生光を反射させる構造体がある。一方、透過型ホログラム構造体にはそのような反射層が設けられない。ただし、ホログラム層1に凹凸面1aが形成され、その凹凸面1aの光路長差に起因する回折現象によって所望の光像を再生する点で、反射型ホログラム構造体および透過型ホログラム構造体は共通する。なお凹凸面1aの具体的な凹凸深さについては、透過型ホログラム構造体および反射型ホログラム構造体のそれぞれに関して最適な値が存在する。以下において、反射型ホログラム構造体および透過型ホログラム構造体のいずれか一方についてのみ説明されている内容は、特に断りがない限り、基本的に反射型ホログラム構造体および透過型ホログラム構造体の両方に対して応用が可能である。 The hologram structure 11 includes a reflective hologram structure in which the observer 50 and the light source 51a are arranged on the same side with respect to the hologram structure 11 as shown in FIG. 3, and the observer 50 and the light source as shown in FIG. 51b can be classified into a transmission type hologram structure in which 51b is arranged on different sides from each other via the hologram structure 11. As the reflective hologram structure, in addition to the structure provided with an additional layer for reflecting the reproduced light such as the reflection layer 2 shown in FIG. 2, the hologram layer 1 is provided without an additional reflection layer. There is a structure in which the uneven surface 1a is exposed to air and the regenerated light is reflected by utilizing the difference in the refractive index between the hologram layer 1 such as a UV curable resin and the air. On the other hand, the transmissive hologram structure is not provided with such a reflective layer. However, the reflective hologram structure and the transmissive hologram structure are common in that the concave-convex surface 1a is formed on the hologram layer 1 and a desired light image is reproduced by a diffraction phenomenon caused by the difference in optical path length of the uneven surface 1a. do. Regarding the specific unevenness depth of the uneven surface 1a, there are optimum values for each of the transmissive hologram structure and the reflective hologram structure. In the following, the contents described only for either the reflective hologram structure or the transmissive hologram structure are basically described for both the reflective hologram structure and the transmissive hologram structure unless otherwise specified. On the other hand, it can be applied.

図5は、ホログラム構造体11の平面構造を示す概念図である。本実施形態のホログラム構造体11は、二次元的に規則的に配置された複数の要素素子(「ホログラムセル」とも呼ばれる)21を含む。各要素素子21は、上述の凹凸面1aを有するとともに、数nm〜数mm四方(例えば2mm四方)の平面サイズを有し、入射される再生光の位相を変調して光像を再生する。 FIG. 5 is a conceptual diagram showing the planar structure of the hologram structure 11. The hologram structure 11 of the present embodiment includes a plurality of element elements (also referred to as “hologram cells”) 21 arranged two-dimensionally and regularly. Each element element 21 has the above-mentioned uneven surface 1a and has a plane size of several nm to several mm square (for example, 2 mm square), and modulates the phase of the incident reproduced light to reproduce an optical image.

凹凸面1aは多段形状(すなわち2段以上の段形状)を有し、凹凸面1aの段数は特に限定されない。複数色によって光像を再生する場合、凹凸面1aは3段以上の段数を有することが好ましく、特に4段以上の段数を有する凹凸面1aによれば複雑な構図を持つ原画像を高精細に再生することが可能である。図6および図7は、凹凸面1aの段構造の概略を示す要素素子21の断面図であり、図6は8段タイプの凹凸面1aを示し、図7は4段タイプの凹凸面1aを示す。なお図6および図7には、相互に同じ段形状の凹凸面1aを有する要素素子21が示されているが、実際の凹凸面1aは再生される光像(すなわち原画像)に応じた段形状を有する。なお凹凸面1aの凹凸パターンのピッチ(すなわち画素ピッチ(図6および図7に示す符合「P」参照))は、光像を精度良く再生する観点からは0.1μm〜80.0μmの範囲にあることが好ましく、通常は1μm以上であることが好ましい。 The uneven surface 1a has a multi-step shape (that is, a step shape of two or more steps), and the number of steps of the uneven surface 1a is not particularly limited. When reproducing an optical image with a plurality of colors, the uneven surface 1a preferably has three or more steps, and in particular, the uneven surface 1a having four or more steps makes an original image having a complicated composition high-definition. It is possible to reproduce. 6 and 7 are cross-sectional views of the element element 21 showing an outline of the step structure of the uneven surface 1a, FIG. 6 shows an 8-step type uneven surface 1a, and FIG. 7 shows a 4-step type uneven surface 1a. show. Note that FIGS. 6 and 7 show element elements 21 having uneven surfaces 1a having the same step shape, but the actual uneven surface 1a is a step corresponding to the reproduced light image (that is, the original image). Has a shape. The pitch of the uneven pattern on the uneven surface 1a (that is, the pixel pitch (see the sign “P” shown in FIGS. 6 and 7)) is in the range of 0.1 μm to 80.0 μm from the viewpoint of accurately reproducing the optical image. It is preferably present, and usually 1 μm or more is preferable.

図8は、各要素素子21の1次回折光の波長分布と回折効率との関係例を示すグラフである。図8において横軸は波長を示し、縦軸は回折効率を示す。回折効率は、ある方向へ回折する光の放射束を各要素素子21に入射する光の放射束で割った量で表され、ある方向への回折放射束をPで表し、入射放射束をP0で表した場合、回折効率ηは「η=P/P0」で表される無次元数である。各要素素子21は、波長に応じて特有の回折効率を示し、図8に示す例では、580nm付近の波長(図8の符合「H1」参照)を持つ光が1次回折光に関して極大値Dmaxを示す。なお図8は1次回折光の波長分布の一例を示すが、−1次回折光の波長分布も波長に応じた特有の回折効率を示すとともに特定の波長において回折効率の極大値を示す。 FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the wavelength distribution of the primary diffracted light of each element element 21 and the diffraction efficiency. In FIG. 8, the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the diffraction efficiency. Diffraction efficiency is represented by the amount obtained by dividing the radiant flux of light diffracted in a certain direction by the radiant flux of light incident on each element element 21, the diffracted radiant flux in a certain direction is represented by P, and the incident radiant flux is P0. When represented by, the diffraction efficiency η is a non-dimensional number represented by “η = P / P0”. Each element element 21 exhibits a unique diffraction efficiency depending on the wavelength, and in the example shown in FIG. 8, light having a wavelength near 580 nm (see the sign “H1” in FIG. 8) has a maximum value Dmax with respect to the first-order diffracted light. show. Although FIG. 8 shows an example of the wavelength distribution of the primary diffracted light, the wavelength distribution of the -1st diffracted light also shows a peculiar diffraction efficiency according to the wavelength and also shows a maximum value of the diffraction efficiency at a specific wavelength.

図9〜図12は、ホログラム構造体11によって再生される光像100を説明するための概略図である。なお図9〜図12の各々において反射型のホログラム構造体11で用いられる光源が符合「51a」で示され、透過型のホログラム構造体11で用いられる光源が符合「51b」で示されている。また以下の説明では、これらの光源51a、51bを符合「51」を使って集合的に表す。 9 to 12 are schematic views for explaining the light image 100 reproduced by the hologram structure 11. In each of FIGS. 9 to 12, the light source used in the reflective hologram structure 11 is indicated by the code “51a”, and the light source used in the transmissive hologram structure 11 is indicated by the code “51b”. .. Further, in the following description, these light sources 51a and 51b are collectively represented by using the sign "51".

一般に、回折現象において、入射光の波長が大きくなるほど、0次回折光以外の回折光の回折角は大きくなる。そのため、可視光波長帯域の全体にわたって同程度の回折効率を有する一般的なホログラム構造体11に対して光源51から白色光が入射した場合、ホログラム構造体11は図9に示すような虹色の光像100を再生する。一方、可視光の波長帯域に含まれる380nm以上且つ780nmよりも小さい波長帯域において、1次回折光および−1次回折光のいずれか一方が回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には0.15以上の回折効率を示す極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には0.3以上の回折効率を示す極大値)を1つのみ有するホログラム構造体11に対し、光源51から白色光が入射した場合、ホログラム構造体11は図10〜図12に示すような単色の光像100を再生する。 Generally, in the diffraction phenomenon, the larger the wavelength of the incident light, the larger the diffraction angle of the diffracted light other than the 0th-order diffracted light. Therefore, when white light is incident on a general hologram structure 11 having the same degree of diffraction efficiency over the entire visible light wavelength band from the light source 51, the hologram structure 11 has an iridescent color as shown in FIG. The optical image 100 is reproduced. On the other hand, in the wavelength band of 380 nm or more and smaller than 780 nm included in the wavelength band of visible light, either one of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light has the maximum value of diffraction efficiency (for example, the number of stages of the uneven structure of the hologram structure 11). Has only one maximum value showing a diffraction efficiency of 0.15 or more when there are two stages, and a maximum value showing a diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the concave-convex structure is three or more. When white light is incident on the hologram structure 11 from the light source 51, the hologram structure 11 reproduces a monochromatic light image 100 as shown in FIGS. 10 to 12.

すなわち図10〜図12のホログラム構造体11(特に凹凸面1a)は、特定の波長およびその近傍の波長帯域の光に最適化された回折構造を有し、様々な波長を持つ光のうち特定の波長およびその近傍の波長帯域の光を選択的に使って特定色の光像100を再生する。例えば図10のホログラム構造体11は、一次回折光または−1次回折光の回折効率が青系の波長帯域において極大値を示し、青色の光像100を再生する。図11のホログラム構造体11は、一次回折光または−1次回折光の回折効率が緑系の波長帯域において極大値を示し、緑色の光像100を再生する。図12のホログラム構造体11は、一次回折光または−1次回折光の回折効率が赤系の波長帯域において極大値を示し、赤色の光像100を再生する。なお図10〜図12の光像100は相互に大きさが異なっているが、これは光像100を構成する光(すなわち1次回折光および/または−1次回折光)の波長の違いによってもたらされる回折角の相違に基づくものである。 That is, the hologram structure 11 (particularly the uneven surface 1a) of FIGS. 10 to 12 has a diffraction structure optimized for light having a specific wavelength and a wavelength band in the vicinity thereof, and is specified among light having various wavelengths. The light image 100 of a specific color is reproduced by selectively using the light of the wavelength band of the above and the wavelength band in the vicinity thereof. For example, in the hologram structure 11 of FIG. 10, the diffraction efficiency of the primary diffracted light or the -1st diffracted light shows a maximum value in the blue wavelength band, and the blue light image 100 is reproduced. In the hologram structure 11 of FIG. 11, the diffraction efficiency of the primary diffracted light or the -1st diffracted light shows a maximum value in the green wavelength band, and the green light image 100 is reproduced. The hologram structure 11 of FIG. 12 shows a maximum value in the diffraction efficiency of the primary diffracted light or the -1st diffracted light in the red wavelength band, and reproduces the red light image 100. The light images 100 of FIGS. 10 to 12 are different in size from each other, which is caused by the difference in wavelength of the light (that is, the first-order diffracted light and / or the first-order diffracted light) constituting the light image 100. It is based on the difference in refraction angle.

このように380nm以上且つ780nmよりも小さい波長帯域において回折効率が極大値(とりわけ単一の極大値)を示すホログラム構造体11は、白色光が入射される場合でも単色の光像100を再生することができる。このようにして再生される光像100は、色分散によるボケが殆ど含まれず、鮮明な像となる。また特定色で光像100を再生できるため、観察者50に対して、色に基づく特定の印象を与えることも可能であり、例えば光像100によって表される具体的な概念に通念上合った色で光像100を再生し、観察者50に対して光像100が示す概念を明確に伝えることも可能である。さらに、特定の単色の光像100を再生するようにホログラム構造体11が構成されるため、例えば真贋判定では、判定の基礎として、再生される光像100の「絵柄」だけではなく、当該光像100の「色」を用いることができ、信頼性の高い真贋判定を可能にする。また以下に説明する本実施形態のホログラム構造体11は、特定波長帯域の光を選択的に透過または反射する層を追加する必要がないため、製造コストを低減できるとともに、観察者50がホログラム構造体11を通して周囲を観察しても観察像に違和感がない。 As described above, the hologram structure 11 having a maximum diffraction efficiency (particularly a single maximum value) in a wavelength band of 380 nm or more and smaller than 780 nm reproduces a monochromatic light image 100 even when white light is incident. be able to. The light image 100 reproduced in this way is a clear image with almost no blurring due to color dispersion. Further, since the light image 100 can be reproduced in a specific color, it is possible to give the observer 50 a specific impression based on the color. It is also possible to reproduce the light image 100 in color and clearly convey the concept of the light image 100 to the observer 50. Further, since the hologram structure 11 is configured to reproduce a specific monochromatic light image 100, for example, in the authenticity determination, not only the "picture" of the reproduced light image 100 but also the light concerned is used as the basis of the determination. The "color" of the image 100 can be used, enabling highly reliable authenticity determination. Further, the hologram structure 11 of the present embodiment described below does not need to add a layer that selectively transmits or reflects light in a specific wavelength band, so that the manufacturing cost can be reduced and the observer 50 can use the hologram structure. Even when observing the surroundings through the body 11, there is no sense of discomfort in the observed image.

上述の特性を踏まえ、本実施形態のホログラム構造体11は、各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値を有する。すなわち本実施形態の各要素素子21の1次回折光および−1次回折光の両方が、或いは1次回折光および−1次回折光のうちのいずれか一方のみが、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方において、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有することができる。具体的には、後述のように、凹凸面1aの段数および深さ、ホログラム構造体11(特にホログラム層1)を構成する材料の屈折率、および他の関連パラメータを調整することによって、各要素素子21に所望の回折特性を持たせることが可能である。このような回折効率の波長分布を持つホログラム構造体11によれば、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させることにより、1次回折光および−1次回折光によって再生される光像の色を変化させることができ、光像の少なくとも一部を視覚上消失させたり、光像の少なくとも一部を視覚上出現させたりすることもできる。 Based on the above characteristics, in the hologram structure 11 of the present embodiment, at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is 380 nm. It has a maximum value of diffraction efficiency in at least one of the wavelength band of 600 nm or more and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. That is, the wavelength band and 780 nm in which both the primary diffracted light and the -1st diffracted light of each element element 21 of the present embodiment, or only one of the primary diffracted light and the -1st diffracted light is 380 nm or more and 600 nm or less. In at least one of the wavelength bands of 1200 nm or less, the maximum value of the diffraction efficiency (for example, when the number of stages of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the maximum value of the diffraction efficiency is 0.15 or more, and the uneven structure When the number of stages is 3 or more, the diffraction efficiency can have a maximum value of 0.3 or more). Specifically, as described later, each element is adjusted by adjusting the number and depth of the uneven surface 1a, the refractive index of the material constituting the hologram structure 11 (particularly the hologram layer 1), and other related parameters. It is possible to give the element 21 a desired diffraction characteristic. According to the hologram structure 11 having such a wavelength distribution of diffraction efficiency, the color of the light image reproduced by the primary diffracted light and the -1st diffracted light by changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. Can be changed, at least a part of the light image can be visually extinguished, or at least a part of the light image can be visually made to appear.

各要素素子21に対する再生光の入射角度を0°から増大させるに従って、各回折光の回折効率の極大値を示す波長は短波長側にシフトする。したがって、1次回折光および−1次回折光のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下の波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有するホログラム構造体11において、各要素素子21に対する再生光の入射角度を増大させると、1次回折光および−1次回折光のうちの少なくとも一方の回折効率の当該極大値を示す波長を380nmよりも小さく(すなわち短く)することが可能である。この場合、再生光の入射角度を増大させる前には可視光波長帯域内(すなわち380nm以上600nm以下の波長帯域)で示されていた回折効率の極大値が、再生光の入射角度を増大させた後には可視光波長帯域外(すなわち紫外線波長帯域)で示される。そのため再生光の入射角度の増大に伴って、当該極大値を示す波長の光およびその近傍の波長帯域の光によって構成される光像は、視覚上見える状態から見えない状態(または認識が困難な状態)に変化する。 As the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is increased from 0 °, the wavelength showing the maximum value of the diffraction efficiency of each diffracted light shifts to the short wavelength side. Therefore, at least one of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light has a maximum value of diffraction efficiency in the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two steps, the diffraction efficiency In the hologram structure 11 having a maximum value of 0.15 or more, and a maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the concave-convex structure is 3 or more), the reproduced light for each element element 21 By increasing the incident angle, it is possible to make the wavelength showing the maximum value of the diffraction efficiency of at least one of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light smaller (that is, shorter) than 380 nm. In this case, the maximum value of the diffraction efficiency shown in the visible light wavelength band (that is, the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less) before increasing the incident angle of the reproduced light increased the incident angle of the reproduced light. Later, it is shown outside the visible light wavelength band (that is, the ultraviolet wavelength band). Therefore, as the incident angle of the reproduced light increases, the optical image composed of the light having the wavelength showing the maximum value and the light in the wavelength band in the vicinity thereof is invisible (or difficult to recognize) from the visually visible state. State) changes.

一方、1次回折光および−1次回折光のうちの少なくとも一方が、780nm以上1200nm以下の波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有するホログラム構造体11において、各要素素子21に対する再生光の入射角度を増大させると、1次回折光および−1次回折光のうちの少なくとも一方の回折効率の当該極大値を示す波長を780nmよりも小さくすることが可能である。この場合、再生光の入射角度を増大させる前には可視光波長帯域外(すなわち赤外線波長帯域)で示されていた回折効率の極大値が、再生光の入射角度を増大させた後には可視光波長帯域内(すなわち780nmよりも小さい波長帯域)で示される。そのため再生光の入射角度の増大に伴って、当該極大値を示す波長の光およびその近傍の波長帯域の光によって構成される光像は、視覚上見えない状態(または認識が困難な状態)から見える状態に変化する。 On the other hand, at least one of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light has a maximum value of diffraction efficiency in the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two steps, the diffraction efficiency In the hologram structure 11 having a maximum value of 0.15 or more, and a maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the concave-convex structure is 3 or more), the reproduced light for each element element 21 By increasing the incident angle, it is possible to make the wavelength showing the maximum value of the diffraction efficiency of at least one of the first-order diffracted light and the first-order diffracted light smaller than 780 nm. In this case, the maximum value of the diffraction efficiency shown outside the visible light wavelength band (that is, the infrared wavelength band) before increasing the incident angle of the reproduced light becomes visible light after increasing the incident angle of the reproduced light. It is shown within the wavelength band (ie, a wavelength band smaller than 780 nm). Therefore, as the incident angle of the reproduced light increases, the optical image composed of the light having the wavelength showing the maximum value and the light in the wavelength band in the vicinity thereof becomes visually invisible (or difficult to recognize). It changes to a visible state.

このように本実施形態のホログラム構造体11は、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させることで、光像を再生する光の波長帯域を380nmよりも小さくまたは780nmよりも小さくすることができるように構成される。一般に、380nmよりも小さい波長帯域の光は紫外線に該当し、また780nm以上の波長帯域の光は赤外線に該当し、紫外線および赤外線はいずれも通常は視認されないまたは視認が困難である。したがって、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させる前においては光像を構成する主たる光の波長帯域が380nm以上且つ780nmよりも小さく(特に380nm以上600nm以下と)なるようにしつつ、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させた後においては光像を構成する主たる光の波長帯域が380nmよりも小さくなるように、各要素素子21の回折特性を設定してもよい。この場合、再生光の入射角度の変化に応じて、再生される光像を視認される状態から視認困難な状態(或いは全く視認不可能な状態)へ推移させることができる。このように、本実施形態のホログラム構造体11によれば、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させることで、光像を不可視化することもできる。一方、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させる前においては光像を構成する主たる光の波長帯域を780nm以上(特に780nm以上1200nm以下)となるようにしつつ、各要素素子21への再生光の入射角度を変化させた後においては光像を構成する主たる光の波長帯域を380nm以上且つ780nmよりも小さくなるように、各要素素子21の回折特性を設定してもよい。この場合、再生光の入射角度の変化に応じて、再生される光像を視認困難な状態(或いは全く視認不可能な状態)から視認される状態へ推移させることができる。 As described above, the hologram structure 11 of the present embodiment makes the wavelength band of the light for reproducing the optical image smaller than 380 nm or smaller than 780 nm by changing the incident angle of the reproduced light on each element element 21. It is configured to be able to. In general, light in a wavelength band smaller than 380 nm corresponds to ultraviolet rays, and light in a wavelength band of 780 nm or more corresponds to infrared rays, and neither ultraviolet rays nor infrared rays are usually visible or difficult to see. Therefore, before changing the incident angle of the reproduced light on each element element 21, the wavelength band of the main light constituting the optical image is 380 nm or more and smaller than 780 nm (particularly 380 nm or more and 600 nm or less). The diffraction characteristics of each element element 21 may be set so that the wavelength band of the main light constituting the optical image becomes smaller than 380 nm after the incident angle of the reproduced light on each element element 21 is changed. .. In this case, the reproduced light image can be changed from a visually recognizable state to a visually difficult state (or a completely invisible state) according to a change in the incident angle of the reproduced light. As described above, according to the hologram structure 11 of the present embodiment, the optical image can be made invisible by changing the incident angle of the reproduced light on each element element 21. On the other hand, before changing the incident angle of the reproduced light on each element element 21, the wavelength band of the main light constituting the optical image is set to 780 nm or more (particularly 780 nm or more and 1200 nm or less), and the element element 21 is charged. After changing the incident angle of the reproduced light, the diffraction characteristics of each element element 21 may be set so that the wavelength band of the main light constituting the optical image is 380 nm or more and smaller than 780 nm. In this case, the reproduced light image can be changed from a state in which it is difficult to see (or a state in which it is completely invisible) to a state in which it can be visually recognized according to a change in the incident angle of the reproduced light.

このような視覚上における光像の出現および消失の変化は、観察者によって非常に簡単且つ確実に認識可能である。そのため本実施形態のホログラム構造体11は、意匠用途だけではなく、真贋判定等のセキュリティ用途においても非常に有用である。例えば、ホログラム構造体11を意匠用途に使用し、特定のキャラクター等の図柄の光像をホログラム構造体11によって再生する場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させる前後において、当該図柄の光像の一部を消失または出現させることで、動き(すなわち視覚上の変化)を伴う図柄を光像として再生することが可能である。またホログラム構造体11を真贋判定用途に使用し、所定の真贋判定用の図柄の光像をホログラム構造体11によって再生する場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させて当該図柄の光像の一部を消失または出現させることで、そのような図柄の消失または出現に基づく真贋判定を簡単且つ確実に行うことが可能である。 Such changes in the appearance and disappearance of the visual image can be recognized very easily and reliably by the observer. Therefore, the hologram structure 11 of the present embodiment is very useful not only for design applications but also for security applications such as authenticity determination. For example, when the hologram structure 11 is used for design purposes and the optical image of a symbol such as a specific character is reproduced by the hologram structure 11, the symbol is before and after the incident angle of the reproduced light on each element element 21 is changed. By making a part of the optical image of No. 1 disappear or appear, it is possible to reproduce a pattern accompanied by movement (that is, a visual change) as an optical image. Further, when the hologram structure 11 is used for authenticity determination and the optical image of a predetermined authenticity determination symbol is reproduced by the hologram structure 11, the incident angle of the reproduced light on each element element 21 is changed to change the incident angle of the symbol. By making a part of the optical image disappear or appear, it is possible to easily and surely perform the authenticity determination based on the disappearance or appearance of such a symbol.

例えば、各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値を有し、且つ、他方が600nmよりも大きく780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値を有していてもよい。 For example, one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is a wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and a wavelength of 780 nm or more and 1200 nm or less. At least one of the bands may have a maximum value of diffraction efficiency, and the other may have a maximum value of diffraction efficiency in a wavelength band larger than 600 nm and smaller than 780 nm.

すなわち、各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有し、且つ、他方が600nmよりも大きく780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよい。この場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させる前は、1次回折光の光像および−1次回折光の光像の両方を視覚上認識可能な状態で再生することができ、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させた後は、1次回折光の光像および−1次回折光の光像の一方を視覚上消失させて、他方を視覚上認識可能な状態を維持させることができる。 That is, one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is the maximum value of the diffraction efficiency in the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less (for example). When the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the diffraction efficiency is a maximum value of 0.15 or more, and when the number of steps of the concave-convex structure is three or more, the diffraction efficiency is a maximum of 0.3 or more. The maximum value of the diffraction efficiency in the wavelength band having the value) and the other being larger than 600 nm and smaller than 780 nm (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the diffraction efficiency is 0.15. It may have the above maximum value, or the maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the uneven structure is 3 or more. In this case, before changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21, both the optical image of the primary diffracted light and the optical image of the -1st diffracted light can be reproduced in a visually recognizable state. After changing the incident angle of the regenerated light with respect to the element element 21, one of the light image of the primary diffracted light and the light image of the -1st diffracted light is visually extinguished, and the other is maintained in a visually recognizable state. be able to.

また各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの一方が780nm以上1200nm以下となる波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有し、且つ、他方が600nmよりも大きく780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよい。この場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させる前は、1次回折光の光像および−1次回折光の光像の一方のみを視覚上認識可能な状態で再生することができ、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させた後は、1次回折光の光像および−1次回折光の光像の他方を視覚上出現させて、両回折光の光像を視覚上認識可能な状態で再生することができる。 Further, the maximum value of the diffraction efficiency (for example, hologram structure) in the wavelength band in which one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is 780 nm or more and 1200 nm or less. When the number of steps of the concave-convex structure of the body 11 is two, the diffraction efficiency is a maximum value of 0.15 or more, and when the number of steps of the concave-convex structure is three or more, the diffraction efficiency is a maximum value of 0.3 or more). And the other is larger than 600 nm and smaller than 780 nm, the maximum value of diffraction efficiency (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the diffraction efficiency is 0.15 or more. It may have a maximum value, or a maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the uneven structure is 3 or more. In this case, before changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21, only one of the optical image of the primary diffracted light and the optical image of the -1st diffracted light can be reproduced in a visually recognizable state. After changing the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21, the other of the first-order diffracted light image and the -1st-order diffracted light image is visually made to appear, and the light images of both diffracted lights are visually recognized. It can be played in the possible state.

なお上述の本実施形態のホログラム構造体11の各要素素子21において、1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が含む回折効率の極大値に関する半値全幅FWHMは、200nm以下であることが好ましい。この場合、限定された波長帯域の光によって1次回折光および/または−1次回折光を構成することができ、再生される光像における混色を防ぎ、各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化に伴う光像の消失または出現を、視覚上明瞭に認識することが可能である。なお、ここでいう半値全幅FWHMとは、回折効率の波長分布において、極大値Dmaxの半分の値(Dmax/2)を持つ位置での波長帯域(波長幅)を示す(図8参照)。 In each element element 21 of the hologram structure 11 of the present embodiment described above, the maximum value of the diffraction efficiency included in at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light. The full width at half maximum FWHM with respect to is preferably 200 nm or less. In this case, the first-order diffracted light and / or the first-order diffracted light can be formed by the light having a limited wavelength band, the color mixing in the reproduced light image is prevented, and the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 is changed. It is possible to visually clearly recognize the disappearance or appearance of the light image accompanying the phenomenon. The full width at half maximum FWHM referred to here indicates a wavelength band (wavelength width) at a position having a half value (Dmax / 2) of the maximum value Dmax in the wavelength distribution of diffraction efficiency (see FIG. 8).

なお本実施形態のホログラム構造体11において、各要素素子21に対する再生光の具体的な入射角度は特に限定されないが、例えば0°以上80°以下の範囲に入射角度が設定されるのが一般的であり、例えば0°以上70°以下、60°以下、50°以下、或いは40°以下の範囲に入射角度を設定して使用上の利便性を向上させることも可能である。なお通常用途において、ホログラム構造体11に対する再生光の入射角度としては、0°若しくは0°近傍の角度(例えば0°〜45°の範囲の角度、0°〜30°の範囲の角度、或いは0°〜20°の範囲の角度)が想定されることが多い。そのため、これらの想定角度を「光像の少なくとも一部の消失または出現に必要な各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化の前の角度」に設定してもよい。ここでいう「光像の少なくとも一部の消失または出現に必要な各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化の前の角度」とは、光像の変化(消失または出現)の前後における再生光の入射角度(すなわち第1の入射角度および第2の入射角度)のうち、角度がより小さい入射角度(すなわち0°により近い入射角度)を意味する。また上述のような光像の少なくとも一部の消失または出現に必要な「各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化角度(=|変化後の入射角度−変化前の入射角度|)」は特に限定されない。ただし光像の少なくとも一部の消失または出現に必要な「各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化角度」は、通常は10°〜50°の範囲の角度が好ましく、20°〜40°の範囲の角度がより好ましく、30°の近傍の角度(例えば25°〜35°)が更に好ましい。なおこれらの角度の設定は、ホログラム構造体11の回折特性を適宜調整することによって実現可能である。 In the hologram structure 11 of the present embodiment, the specific incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 is not particularly limited, but the incident angle is generally set in the range of 0 ° or more and 80 ° or less, for example. For example, it is possible to improve the convenience of use by setting the incident angle in the range of 0 ° or more and 70 ° or less, 60 ° or less, 50 ° or less, or 40 ° or less. In normal use, the angle of incidence of the reproduced light on the hologram structure 11 is 0 ° or an angle near 0 ° (for example, an angle in the range of 0 ° to 45 °, an angle in the range of 0 ° to 30 °, or 0. Angles in the range of ° to 20 °) are often assumed. Therefore, these assumed angles may be set to "the angle before the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 required for the disappearance or appearance of at least a part of the optical image". The "angle before the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 required for the disappearance or appearance of at least a part of the optical image" as used herein means the reproduction before and after the change (disappearance or appearance) of the optical image. Of the incident angles of light (ie, the first incident angle and the second incident angle), the incident angle is smaller (that is, the incident angle closer to 0 °). Further, the "change angle of the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 (= | incident angle after change-incident angle before change |)" required for the disappearance or appearance of at least a part of the optical image as described above is There is no particular limitation. However, the "change angle of the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21" required for the disappearance or appearance of at least a part of the optical image is usually preferably an angle in the range of 10 ° to 50 °, and 20 ° to 40 °. An angle in the range of 30 ° is more preferable, and an angle in the vicinity of 30 ° (for example, 25 ° to 35 °) is further preferable. It should be noted that these angles can be set by appropriately adjusting the diffraction characteristics of the hologram structure 11.

したがって、一例として、各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°若しくは0°近傍の角度(例えば0°〜45°の範囲の角度、0°〜30°の範囲の角度、或いは0°〜20°の範囲の角度)の場合に、各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有するように、本実施形態のホログラム構造体11が構成されてもよい。この場合、光像の少なくとも一部の消失または出現に必要な各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化角度を、例えば40°以下、30°以下、20°以下、10°以下、或いは5°以下の角度に設定してもよい。 Therefore, as an example, the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 is 0 ° or an angle near 0 ° (for example, an angle in the range of 0 ° to 45 °, an angle in the range of 0 ° to 30 °, or 0 ° to 0 ° to In the case of an angle in the range of 20 °), at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is 380 nm or more and 600 nm or less. Maximum value of diffraction efficiency in at least one of the wavelength band and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the maximum value of diffraction efficiency is 0.15 or more. Further, the hologram structure 11 of the present embodiment may be configured so as to have a diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the uneven structure is 3 or more. In this case, the change angle of the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 required for the disappearance or appearance of at least a part of the optical image is, for example, 40 ° or less, 30 ° or less, 20 ° or less, 10 ° or less, or 5 It may be set to an angle of ° or less.

なお、上述のような光像の少なくとも一部の消失または出現は、各要素素子21に対する再生光の入射角度の増大に応じて生じさせてもよいし、各要素素子21に対する再生光の入射角度の低減に応じて生じさせてもよい。上述のように、各要素素子21に対する再生光の入射角度を増大させることで、各回折光の回折効率の極大値を示す波長を短波長側にシフトさせることができる。これは、各要素素子21に対する再生光の入射角度を低減させることで、回折光の回折効率の極大値を示す波長を長波長側にシフトさせることができることも意味する。 The disappearance or appearance of at least a part of the optical image as described above may be caused by an increase in the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21, or the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21. It may be generated according to the reduction of. As described above, by increasing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21, the wavelength showing the maximum value of the diffraction efficiency of each diffracted light can be shifted to the short wavelength side. This also means that the wavelength showing the maximum value of the diffraction efficiency of the diffracted light can be shifted to the long wavelength side by reducing the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21.

したがって例えば、各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させる前において380nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有し、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させた後において380nm以上600nm以下となる波長帯域に回折効率の当該極大値を有していてもよい。この場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化前には視覚上認識できなかった光像の少なくとも一部を、各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化後に視覚上出現させることができる。また各要素素子21についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させる前において780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有し、各要素素子21に対する再生光の入射角度を変化させた後において780nm以上1200nm以下となる波長帯域に回折効率の当該極大値を有していてもよい。この場合、各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化前には視覚上認識できた光像の少なくとも一部を、各要素素子21に対する再生光の入射角度の変化後に視覚上消失させることができる。 Therefore, for example, before at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 changes the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21. In the wavelength band smaller than 380 nm, the maximum value of the diffraction efficiency (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the maximum value of the diffraction efficiency is 0.15 or more, and the number of steps of the concave-convex structure is three. In the case of steps or more, the diffraction efficiency is a maximum value of 0.3 or more), and the diffraction efficiency is in the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less after changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. It may have a maximum value. In this case, at least a part of the light image that could not be visually recognized before the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 is visually made to appear after the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. Can be done. Further, at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for each element element 21 is 780 nm before changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. Maximum value of diffraction efficiency in a wavelength band smaller than (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the maximum value of diffraction efficiency is 0.15 or more, and the number of steps of the concave-convex structure is three or more. In the case of, the diffraction efficiency has a maximum value of 0.3 or more), and the maximum value of the diffraction efficiency is in the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less after changing the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. May have. In this case, at least a part of the light image visually recognized before the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21 may be visually disappeared after the change in the incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. can.

以下、様々な特徴的な回折特性を有するホログラム構造体11の代表例(実施モード)について例示する。 Hereinafter, a representative example (implementation mode) of the hologram structure 11 having various characteristic diffraction characteristics will be illustrated.

[第1の実施モード]
図13〜図15は、第1の実施モードに係る各要素素子21の回折特性を示すグラフであり、図13は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合を示し、図14は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合を示し、図15は各要素素子21に対する再生光の入射角度が50°の場合を示す。図13〜図15において、横軸は波長(nm)を示し、縦軸は回折効率を示し、0次回折光の波長分布は「W0」で示され、1次回折光の波長分布は「W1」で示され、−1次回折光の波長分布は「W−1」で示されている。
[First implementation mode]
13 to 15 are graphs showing the diffraction characteristics of each element element 21 according to the first embodiment mode, and FIG. 13 shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 0 °, and FIG. Shows the case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °, and FIG. 15 shows the case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 50 °. In FIGS. 13 to 15, the horizontal axis indicates the wavelength (nm), the vertical axis indicates the diffraction efficiency, the wavelength distribution of the 0th-order diffracted light is indicated by “W0”, and the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light is “W1”. Shown, the wavelength distribution of the -1st order diffracted light is indicated by "W-1".

図16〜図18は、第1の実施モードに係る各要素素子21を備えるホログラム構造体11によって再生される光像100の例を示し、図16は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像100を示し、図17は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像100を示し、図18は各要素素子21に対する再生光の入射角度が50°の場合の光像100を示す。すなわち図16に示す光像100は図13の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像であり、図17に示す光像100は図14の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像であり、図18に示す光像100は図15の回折特性を有する要素素子21によって再生される光像である。なお図16〜図18に示す光像100では、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cが同一の形状(図示の例では「F」形状)を有し且つ点対称に再生される。 16 to 18 show an example of an optical image 100 reproduced by the hologram structure 11 including each element element 21 according to the first embodiment, and FIG. 16 shows an incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. The light image 100 at 0 ° is shown, FIG. 17 shows the light image 100 when the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °, and FIG. 18 shows the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21. The optical image 100 at 50 ° is shown. That is, the light image 100 shown in FIG. 16 is an optical image reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. 13, and the light image 100 shown in FIG. 17 is reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. It is an optical image, and the optical image 100 shown in FIG. 18 is an optical image reproduced by the element element 21 having the diffraction characteristic of FIG. In the light images 100 shown in FIGS. 16 to 18, the first-order diffracted light image 100b and the first-order diffracted light image 100c have the same shape (“F” shape in the illustrated example) and are reproduced point-symmetrically.

本モードに係る各要素素子21では、図13に示すように、380nm以上780nmよりも小さい波長帯域において、再生光の入射角度が0°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長が600nmに設定され、1次回折光の極大値を示す波長が533nmに設定され、−1次回折光の極大値を示す波長を685nmに設定されている。また本モードに係る各要素素子21では、図14に示すように、再生光の入射角度が30°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長が519nm近辺に設定され、1次回折光の極大値を示す波長が457nmに設定され、−1次回折光の極大値を示す波長が601nmに設定されている。また本モードに係る各要素素子21では、図15に示すように、再生光の入射角度が50°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長および1次回折光の極大値を示す波長が可視光波長帯域外(すなわち380nmよりも小さい波長帯域)に設定され、−1次回折光の極大値を示す波長が449nmに設定されている。 In each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 13, in a wavelength band of 380 nm or more and smaller than 780 nm, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light is 600 nm. The wavelength indicating the maximum value of the primary diffracted light is set to 533 nm, and the wavelength indicating the maximum value of the -1st diffracted light is set to 685 nm. Further, in each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 14, when the incident angle of the regenerated light is 30 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light is set to around 519 nm, and the first-order diffracted light has a wavelength of around 519 nm. The wavelength showing the maximum value is set to 457 nm, and the wavelength showing the maximum value of the -1st order diffracted light is set to 601 nm. Further, in each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 15, when the incident angle of the reproduced light is 50 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light and the wavelength indicating the maximum value of the 1st-order diffracted light are It is set outside the visible light wavelength band (that is, a wavelength band smaller than 380 nm), and the wavelength indicating the maximum value of the first-order diffracted light is set to 449 nm.

このように、再生光の入射角度が0°および30°の場合には、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のいずれも、主に、可視光波長帯域に含まれる光によって構成されている。ただし再生光の入射角度が30°の場合には、再生光の入射角度が0°の場合と比べ、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のそれぞれを構成する主たる光が全体的に短波長側にシフトしている。また再生光の入射角度が50°の場合には、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のそれぞれを構成する主たる光が全体的に更に短波長側にシフトし、−1次回折光を構成する主たる光は可視光波長帯域に留まっているが、0次回折光および1次回折光を構成する主たる光は可視光波長帯域から外れて視認が不可能な紫外線の波長帯域にシフトしている。 As described above, when the incident angles of the reproduced light are 0 ° and 30 °, all of the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light are mainly composed of the light included in the visible light wavelength band. ing. However, when the incident angle of the regenerated light is 30 °, the main light constituting each of the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light is as a whole as compared with the case where the incident angle of the regenerated light is 0 °. It is shifting to the short wavelength side. When the incident angle of the reproduced light is 50 °, the main light constituting each of the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light is shifted to the shorter wavelength side as a whole, and the -1st-order diffracted light is generated. The main light constituting the light remains in the visible light wavelength band, but the main light constituting the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light deviates from the visible light wavelength band and shifts to the wavelength band of ultraviolet rays which cannot be visually recognized.

したがって、本実施モードに係るホログラム構造体11によって白色光の再生光から再生される光像100は、図16〜図18に示すようになる。すなわち再生光の入射角度が0°の場合には、図16に示すように、黄系〜橙系の0次回折光像100aを中心に点対称に配置された緑色の1次回折光像100bおよび赤色の−1次回折光像100cが再生される。また再生光の入射角度が30°の場合には、図17に示すように、緑系の0次回折光像100aを中心に点対称に配置された青色の1次回折光像100bおよび黄色の−1次回折光像100cが再生される。また再生光の入射角度が50°の場合には、図18に示すように、青色の−1次回折光像100cが視認可能に再生されるが、0次回折光像100aおよび1次回折光像100bは視認可能な光像としては再生されない(すなわち視認不可能な紫外線の光像として再生される)。なお、実際には、可視光波長帯域外の光によって主に構成されるこれらの光像は、可視光波長帯域内の光を多少含むため、観察者によってはこれらの光像100a、100bを視認できる場合もあるが、そのような場合であっても非常に不鮮明な光像として認識される。 Therefore, the optical image 100 reproduced from the reproduced light of the white light by the hologram structure 11 according to the present embodiment is as shown in FIGS. 16 to 18. That is, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, as shown in FIG. 16, the green first-order diffracted light image 100b and the red first-order diffracted light image 100b arranged point-symmetrically around the yellow-orange 0th-order diffracted light image 100a. The -1st order diffracted light image 100c of the above is reproduced. When the incident angle of the reproduced light is 30 °, as shown in FIG. 17, the blue first-order diffracted light image 100b and the yellow -1 are arranged point-symmetrically with respect to the green-based 0th-order diffracted light image 100a. The next diffracted light image 100c is reproduced. When the incident angle of the reproduced light is 50 °, as shown in FIG. 18, the blue -1st-order diffracted light image 100c is visibly reproduced, but the 0th-order diffracted light image 100a and the 1st-order diffracted light image 100b are reproduced. It is not reproduced as a visible light image (that is, it is reproduced as an invisible ultraviolet light image). In reality, these optical images mainly composed of light outside the visible light wavelength band include some light within the visible light wavelength band, so that some observers can visually recognize these light images 100a and 100b. In some cases, it can be done, but even in such a case, it is recognized as a very unclear light image.

このように、各要素素子21に入射させる再生光の入射角度を0°から増大させるに従って、再生される光像100(すなわち0次回折光像100a、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cの各々)を構成する光の波長は短波長側にシフトする。そして、再生光の入射角度がある角度(本実施モードでは30°〜50°の間におけるある角度)よりも大きくなると、光像100の少なくとも一部が視認できなくなる。 In this way, as the incident angle of the reproduced light incident on each element element 21 is increased from 0 °, the reproduced light image 100 (that is, the 0th-order diffracted light image 100a, the 1st-order diffracted light image 100b, and the -1st-order diffracted light image 100c). The wavelength of the light constituting each of these) shifts to the short wavelength side. Then, when the incident angle of the reproduced light becomes larger than a certain angle (a certain angle between 30 ° and 50 ° in this embodiment), at least a part of the light image 100 becomes invisible.

このような回折特性は、例えば、ホログラム層1の屈折率が1.5であり、凹凸面1aにおける段数を8段にして、1段当たりの深さ(図6の符合「d」参照)を200nm、および最大深さ(図6の符合「D」参照)を1400nmにした反射型のホログラム構造体11(すなわち反射型の要素素子21)によって実現することができる。 For such diffraction characteristics, for example, the refractive index of the hologram layer 1 is 1.5, the number of steps on the uneven surface 1a is set to 8, and the depth per step (see the sign “d” in FIG. 6) is set. It can be realized by a reflective hologram structure 11 (that is, a reflective element element 21) having a maximum depth of 200 nm and a maximum depth (see the sign “D” in FIG. 6) of 1400 nm.

また別の形態として、例えば、ホログラム層1の屈折率が1.5であり、凹凸面1aにおける段数を8段にして、1段当たりの深さを225nm、および最大深さを1575nmにした反射型のホログラム構造体11(すなわち反射型の要素素子21)によっても、上述のような回折特性を実現することができる。この形態によれば、再生光の入射角度が0°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長が675nmに設定され、1次回折光の極大値を示す波長が600nmに設定され、−1次回折光の極大値を示す波長を771nmに設定され、0次回折光像100a、1次回折光像100b及び−1次回折光像100cは視認可能な光像としては再生される。一方、再生光の入射角度が50°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長が432nmに設定され、1次回折光の極大値を示す波長が376nmに設定され、−1次回折光の極大値を示す波長を508nmに設定され、0次回折光像100a及び−1次回折光像100cは視認可能な光像としては再生されるが、1次回折光像100bは基本的には視認できない光像として再生される。 As another form, for example, the hologram layer 1 has a refractive index of 1.5, the number of steps on the uneven surface 1a is eight, the depth per step is 225 nm, and the maximum depth is 1575 nm. The above-mentioned diffraction characteristics can also be realized by the type hologram structure 11 (that is, the reflective element element 21). According to this embodiment, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light is set to 675 nm, the wavelength indicating the maximum value of the 1st-order diffracted light is set to 600 nm, and -1. The wavelength indicating the maximum value of the second-order diffracted light is set to 771 nm, and the 0th-order diffracted light image 100a, the first-order diffracted light image 100b and the first-order diffracted light image 100c are reproduced as visible light images. On the other hand, when the incident angle of the reproduced light is 50 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light is set to 432 nm, the wavelength indicating the maximum value of the 1st-order diffracted light is set to 376 nm, and the maximum value of the -1st-order diffracted light is set. The wavelength indicating the value is set to 508 nm, and the 0th-order diffracted light image 100a and the -1st-order diffracted light image 100c are reproduced as visible light images, but the 1st-order diffracted light image 100b is basically an invisible light image. Will be played.

[第2の実施モード]
図19〜図20は、第2の実施モードに係る各要素素子21の回折特性を示すグラフであり、図19は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合を示し、図20は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合を示す。図19〜図20において、横軸は波長(nm)を示し、縦軸は回折効率を示し、0次回折光の波長分布は「W0」で示され、1次回折光の波長分布は「W1」で示され、−1次回折光の波長分布は「W−1」で示されている。
[Second implementation mode]
19 to 20 are graphs showing the diffraction characteristics of each element element 21 according to the second embodiment, and FIG. 19 shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 0 °, and FIG. Indicates a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °. In FIGS. 19 to 20, the horizontal axis indicates the wavelength (nm), the vertical axis indicates the diffraction efficiency, the wavelength distribution of the 0th-order diffracted light is indicated by “W0”, and the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light is “W1”. Shown, the wavelength distribution of the -1st order diffracted light is indicated by "W-1".

図21〜図22は、第2の実施モードに係る各要素素子21を備えるホログラム構造体11によって再生される光像100の例を示し、図21は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像100を示し、図22は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像100を示す。すなわち図21に示す光像100は図19の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像であり、図22に示す光像100は図20の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像である。なお図21〜図22に示す光像100では、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cが同一の形状(図示の例では「F」形状)を有し且つ点対称に再生される。 21 to 22 show an example of an optical image 100 reproduced by the hologram structure 11 including each element element 21 according to the second embodiment, and FIG. 21 shows an incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. The light image 100 when the temperature is 0 ° is shown, and FIG. 22 shows the light image 100 when the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °. That is, the light image 100 shown in FIG. 21 is an optical image reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. 19, and the light image 100 shown in FIG. 22 is reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. It is an optical image. In the light image 100 shown in FIGS. 21 to 22, the first-order diffracted light image 100b and the first-order diffracted light image 100c have the same shape (“F” shape in the illustrated example) and are reproduced point-symmetrically.

本モードに係る各要素素子21では、図19に示すように、再生光の入射角度が0°の場合に、−1次回折光の極大値を示す波長が可視光波長帯域内の439nmに設定されるが、0次回折光および1次回折光の極大値(特に回折効率が0.3以上の極大値)を示す波長が380nmよりも小さい波長に設定されている。また本モードに係る各要素素子21では、図20に示すように、再生光の入射角度が30°の場合に、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のいずれも極大値(特に回折効率が0.3以上の極大値)を示す波長が380nmよりも小さい波長に設定されている。 In each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 19, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, the wavelength indicating the maximum value of the -1st order diffracted light is set to 439 nm within the visible light wavelength band. However, the wavelength showing the maximum value of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light (particularly, the maximum value having a diffraction efficiency of 0.3 or more) is set to a wavelength smaller than 380 nm. Further, in each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 20, when the incident angle of the reproduced light is 30 °, both the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light have maximum values (particularly diffraction). The wavelength showing (maximum value of efficiency of 0.3 or more) is set to a wavelength smaller than 380 nm.

このように、再生光の入射角度が0°の場合には、0次回折光および1次回折光が主に可視光波長帯域外の光によって構成され、−1次回折光が主に可視光波長帯域内の光によって構成されている。一方、再生光の入射角度が30°の場合には、再生光の入射角度が0°の場合と比べ、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のそれぞれを構成する主たる光が全体的に短波長側にシフトし、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のいずれもが、主に可視光波長帯域外の光によって構成されている。 As described above, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are mainly composed of light outside the visible light wavelength band, and the -1st-order diffracted light is mainly within the visible light wavelength band. It is composed of the light of. On the other hand, when the incident angle of the regenerated light is 30 °, the main light constituting each of the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light is overall as compared with the case where the incident angle of the regenerated light is 0 °. The 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light, and the -1st-order diffracted light are mainly composed of light outside the visible light wavelength band.

したがって、本実施モードに係るホログラム構造体11によって白色光の再生光から再生される光像100は、図21〜図22に示すようになる。すなわち再生光の入射角度が0°の場合には、図21に示すように、青色の−1次回折光像100cが視認可能に再生されるが、0次回折光像100aおよび1次回折光像100bは視認可能な光像としては再生されない(すなわち視認不可能な紫外線の光像として再生される)。また再生光の入射角度が30°の場合には、図22に示すように、0次回折光像100a、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cはいずれも視認可能な光像としては再生されず(すなわち視認不可能な紫外線の光像として再生され)、光像100は全体として視認されない。なお実際には、可視光波長帯域外の光によって主に構成されるこれらの光像は、可視光波長帯域内の光を多少含むため、観察者によってはこれらの光像を視認できる場合もあるが、そのような場合であっても非常に不鮮明な光像として認識される。 Therefore, the optical image 100 reproduced from the reproduced light of the white light by the hologram structure 11 according to the present embodiment is as shown in FIGS. 21 to 22. That is, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, as shown in FIG. 21, the blue -1st-order diffracted light image 100c is visibly reproduced, but the 0th-order diffracted light image 100a and the first-order diffracted light image 100b are reproduced. It is not reproduced as a visible light image (that is, it is reproduced as an invisible ultraviolet light image). When the incident angle of the reproduced light is 30 °, as shown in FIG. 22, the 0th-order diffracted light image 100a, the 1st-order diffracted light image 100b and the 1st-order diffracted light image 100c are both reproduced as visible light images. Not (that is, reproduced as an invisible light image of ultraviolet light), and the light image 100 is not visible as a whole. In reality, since these light images mainly composed of light outside the visible light wavelength band include some light within the visible light wavelength band, some observers may be able to visually recognize these light images. However, even in such a case, it is recognized as a very unclear light image.

このように本実施モードにおいても、各要素素子21に入射させる再生光の入射角度を0°から増大させるに従って、再生される光像100(すなわち0次回折光像100a、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cの各々)を構成する光の波長は短波長側にシフトする。そして、再生光の入射角度がある角度(本実施モードでは0°〜30°の間におけるある角度)よりも大きくなると、光像100の全体が視認できなくなる(図22参照)。したがって、ホログラム構造体11に対する再生光の入射の傾きを変えることにより、光像100の少なくとも一部(本実施モードでは−1次回折光像100c)の視認可能な再生を実質的にON/OFFさせることができる。 As described above, also in this embodiment, as the incident angle of the reproduced light incident on each element element 21 is increased from 0 °, the reproduced light image 100 (that is, the 0th-order diffracted light image 100a, the first-order diffracted light image 100b and − The wavelength of the light constituting each of the first-order diffracted light images 100c) is shifted to the short wavelength side. Then, when the incident angle of the reproduced light becomes larger than a certain angle (a certain angle between 0 ° and 30 ° in this embodiment), the entire light image 100 becomes invisible (see FIG. 22). Therefore, by changing the inclination of the incident light incident on the hologram structure 11, the visible reproduction of at least a part of the optical image 100 (the -1st order diffracted light image 100c in this embodiment) is substantially turned ON / OFF. be able to.

このような回折特性は、例えば、ホログラム層1の屈折率が1.5であり、凹凸面1aにおける段数を8段にして、1段当たりの深さを128nm、および最大深さを896nmにした反射型のホログラム構造体11(すなわち反射型の要素素子21)によって実現することができる。 As for such diffraction characteristics, for example, the refractive index of the hologram layer 1 is 1.5, the number of steps on the uneven surface 1a is set to 8, the depth per step is set to 128 nm, and the maximum depth is set to 896 nm. It can be realized by the reflective hologram structure 11 (that is, the reflective element element 21).

[第3の実施モード]
図23〜図24は、第3の実施モードに係る各要素素子21の回折特性を示すグラフであり、図23は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合を示し、図24は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合を示す。図23〜図24において、横軸は波長(nm)を示し、縦軸は回折効率を示し、0次回折光の波長分布は「W0」で示され、1次回折光の波長分布は「W1」で示され、−1次回折光の波長分布は「W−1」で示されている。
[Third implementation mode]
23 to 24 are graphs showing the diffraction characteristics of each element element 21 according to the third embodiment mode, and FIG. 23 shows a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 0 °. Indicates a case where the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °. In FIGS. 23 to 24, the horizontal axis indicates the wavelength (nm), the vertical axis indicates the diffraction efficiency, the wavelength distribution of the 0th-order diffracted light is indicated by “W0”, and the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light is “W1”. Shown, the wavelength distribution of the -1st order diffracted light is indicated by "W-1".

図25〜図26は、第3の実施モードに係る各要素素子21を備えるホログラム構造体11によって再生される光像100の例を示し、図25は各要素素子21に対する再生光の入射角度が0°の場合の光像100を示し、図26は各要素素子21に対する再生光の入射角度が30°の場合の光像100を示す。すなわち図25に示す光像100は図23の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像であり、図26に示す光像100は図24の回折特性を示す要素素子21によって再生される光像である。なお図25〜図26に示す光像100では、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cは同一の形状(図示の例では「F」形状)を有し且つ点対称に再生される。 25 to 26 show an example of an optical image 100 reproduced by the hologram structure 11 including each element element 21 according to the third embodiment, and FIG. 25 shows an incident angle of the reproduced light with respect to each element element 21. The light image 100 when the temperature is 0 ° is shown, and FIG. 26 shows the light image 100 when the incident angle of the regenerated light with respect to each element element 21 is 30 °. That is, the light image 100 shown in FIG. 25 is an optical image reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. 23, and the light image 100 shown in FIG. 26 is reproduced by the element element 21 exhibiting the diffraction characteristics of FIG. 24. It is an optical image. In the light images 100 shown in FIGS. 25 to 26, the first-order diffracted light image 100b and the first-order diffracted light image 100c have the same shape (“F” shape in the illustrated example) and are reproduced point-symmetrically.

本モードに係る各要素素子21では、図23に示すように、再生光の入射角度が0°の場合に、1次回折光の極大値を示す波長が642nmに設定され、0次回折光の極大値を示す波長が702nmに設定されるが、−1次回折光の極大値(特に回折効率が0.3以上の極大値)を示す波長が780nmよりも大きい波長(具体的には802nm)に設定されている。また本モードに係る各要素素子21では、図24に示すように、再生光の入射角度が30°の場合に、0次回折光の極大値を示す波長が606nmに設定され、1次回折光の極大値を示す波長が533nmに設定され、および−1次回折光の極大値を示す波長が705nmに設定されている。 In each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 23, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, the wavelength indicating the maximum value of the primary diffracted light is set to 642 nm, and the maximum value of the 0th diffracted light is set. The wavelength indicating the above is set to 702 nm, but the wavelength indicating the maximum value of the -1st order diffracted light (particularly the maximum value having a diffraction efficiency of 0.3 or more) is set to a wavelength larger than 780 nm (specifically, 802 nm). ing. Further, in each element element 21 according to this mode, as shown in FIG. 24, when the incident angle of the reproduced light is 30 °, the wavelength indicating the maximum value of the 0th-order diffracted light is set to 606 nm, and the maximum value of the 1st-order diffracted light is set. The wavelength indicating the value is set to 533 nm, and the wavelength indicating the maximum value of the -1st order diffracted light is set to 705 nm.

このように再生光の入射角度が0°の場合には、0次回折光および1次回折光が主に可視光波長帯域内の光によって構成され、−1次回折光が主に可視光波長帯域外の光によって構成される。一方、再生光の入射角度が30°の場合には、再生光の入射角度が0°の場合と比べ、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のそれぞれを構成する主たる光が全体的に短波長側にシフトし、0次回折光、1次回折光および−1次回折光のいずれもが、主に可視光波長帯域内の光によって構成される。 When the incident angle of the reproduced light is 0 °, the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are mainly composed of light within the visible light wavelength band, and the -1st-order diffracted light is mainly outside the visible light wavelength band. It is composed of light. On the other hand, when the incident angle of the regenerated light is 30 °, the main light constituting each of the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light is overall as compared with the case where the incident angle of the regenerated light is 0 °. The 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light, and the -1st-order diffracted light are mainly composed of light in the visible light wavelength band.

したがって、本実施モードに係るホログラム構造体11によって白色光の再生光から再生される光像100は、図25〜図26に示すようになる。すなわち再生光の入射角度が0°の場合には、図25に示すように、0次回折光像100aおよび1次回折光像100bが視認可能な赤色の光像として再生されるが、−1次回折光像100cは視認可能な光像としては再生されない(すなわち視認不可能な赤外線の光像として再生される)。なお実際には、可視光波長帯域外の光によって主に構成されるこの光像は、可視光波長帯域内の光を多少含むため、観察者によってはこの光像を視認できる場合もあるが、そのような場合であっても非常に不鮮明な光像として認識される。一方、再生光の入射角度が30°の場合には、図26に示すように、0次回折光像100a、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cはいずれも視認可能な光像としては再生され、赤色の0次回折光像100aを中心とした点対称位置に同一形状を有する緑色の1次回折光像100bおよび赤色の−1次回折光像100cが再生される。 Therefore, the optical image 100 reproduced from the reproduced light of the white light by the hologram structure 11 according to the present embodiment is as shown in FIGS. 25 to 26. That is, when the incident angle of the reproduced light is 0 °, as shown in FIG. 25, the 0th-order diffracted light image 100a and the 1st-order diffracted light image 100b are reproduced as visible red light images, but the -1st-order diffracted light. The image 100c is not reproduced as a visible light image (ie, reproduced as an invisible infrared light image). Actually, since this light image mainly composed of light outside the visible light wavelength band contains some light within the visible light wavelength band, the light image may be visible depending on the observer. Even in such a case, it is recognized as a very unclear light image. On the other hand, when the incident angle of the reproduced light is 30 °, as shown in FIG. 26, the 0th-order diffracted light image 100a, the 1st-order diffracted light image 100b and the -1st-order diffracted light image 100c are both visible light images. It is reproduced, and a green first-order diffracted light image 100b and a red -1st-order diffracted light image 100c having the same shape at point-symmetrical positions centered on the red 0th-order diffracted light image 100a are reproduced.

このように本実施モードにおいても、各要素素子21に入射させる再生光の入射角度を0°から増大させるに従って、再生される光像100(すなわち0次回折光像100a、1次回折光像100bおよび−1次回折光像100cの各々)を構成する光の波長は短波長側にシフトする。そして、再生光の入射角度がある角度(本実施モードでは0°〜30°の間におけるある角度)よりも大きくなると、光像100の全体が視認できるようになる(図26参照)。したがって、ホログラム構造体11に対する再生光の入射の傾きを変えることにより、光像100の少なくとも一部(特に−1次回折光像100c)の視認可能な再生を実質的にON/OFFさせることができる。 As described above, also in this embodiment, as the incident angle of the reproduced light incident on each element element 21 is increased from 0 °, the reproduced light image 100 (that is, the 0th-order diffracted light image 100a, the first-order diffracted light image 100b and − The wavelength of the light constituting each of the first-order diffracted light images 100c) is shifted to the short wavelength side. Then, when the incident angle of the reproduced light becomes larger than a certain angle (a certain angle between 0 ° and 30 ° in this embodiment), the entire light image 100 can be visually recognized (see FIG. 26). Therefore, by changing the inclination of the incident light incident on the hologram structure 11, the visible reproduction of at least a part of the optical image 100 (particularly the -1st-order diffracted light image 100c) can be substantially turned ON / OFF. ..

このような回折特性は、例えば、ホログラム層1の屈折率が1.5であり、凹凸面1aにおける段数を8段にして、1段当たりの深さを234nm、および最大深さを1638nmにした反射型のホログラム構造体11(すなわち反射型の要素素子21)によって実現することができる。 As for such diffraction characteristics, for example, the refractive index of the hologram layer 1 is 1.5, the number of steps on the uneven surface 1a is set to 8, the depth per step is set to 234 nm, and the maximum depth is set to 1638 nm. It can be realized by the reflective hologram structure 11 (that is, the reflective element element 21).

[ホログラム構造体11の製造方法]
次に、ホログラム構造体11(特に凹凸面1a)の製造方法の一例について説明する。以下に説明する方法は一例に過ぎず、所望の凹凸面1aを含むホログラム構造体11を適切に製造可能な他の方法を採用することが可能である。また反射型のホログラム構造体11(図3参照)および透過型のホログラム構造体11(図4参照)のいずれに対しても、以下に説明する製造方法は適用可能である。
[Manufacturing method of hologram structure 11]
Next, an example of a method for manufacturing the hologram structure 11 (particularly the uneven surface 1a) will be described. The method described below is only an example, and another method capable of appropriately producing the hologram structure 11 including the desired uneven surface 1a can be adopted. Further, the manufacturing method described below can be applied to both the reflective hologram structure 11 (see FIG. 3) and the transmissive hologram structure 11 (see FIG. 4).

まず、原画像の2次元画像がコンピュータによって読み込まれる(Step1)。そしてコンピュータは、読み込んだ2次元画像の各画素値を振幅値とするとともに、各画素に対して0から2πの間のランダムな値を位相値として割り当てることにより、2次元複素振幅画像を得る(Step2)。そしてコンピュータは、この2次元複素振幅画像の2次元フーリエ変換を行うことによって、2次元フーリエ変換画像を得る(Step3)。なおコンピュータは、必要に応じて、繰り返しフーリエ変換法や遺伝的アルゴリズムなどの任意の最適化処理を行ってもよい(Step4)。そしてコンピュータは、2次元フーリエ変換画像の各画素の位相値を、複数段階(例えば「0」、「π/2」、「π」および「3π/2」の4段階、或いは「0」、「π/4」、「π/2」、「3π/4」、「π」、「5π/4」、「3π/2」および「7π/4」の8段階)に離散化する(Step5)。 First, a two-dimensional image of the original image is read by a computer (Step 1). Then, the computer obtains a two-dimensional complex amplitude image by using each pixel value of the read two-dimensional image as an amplitude value and assigning a random value between 0 and 2π as a phase value for each pixel (). Step2). Then, the computer obtains a two-dimensional Fourier transform image by performing a two-dimensional Fourier transform of the two-dimensional complex amplitude image (Step 3). If necessary, the computer may perform arbitrary optimization processing such as an iterative Fourier transform method or a genetic algorithm (Step 4). Then, the computer sets the phase value of each pixel of the two-dimensional Fourier transform image in four stages (for example, "0", "π / 2", "π" and "3π / 2", or "0", " It is discreteized into 8 stages of "π / 4", "π / 2", "3π / 4", "π", "5π / 4", "3π / 2" and "7π / 4" (Step 5).

そして、離散化された対応の位相値に応じた深さを各画素が有するように、2次元フーリエ変換画像に対応するホログラム構造体11(特に凹凸面1a)が作製される(Step6)。例えば、上述のStep5において2次元フーリエ変換画像の画素値が4段階に離散化された場合には、Step6において4段階の深さを持つ凹凸面1a(図7参照)がホログラム層1に形成される。凹凸面1aの深さは、実現しようとする回折効率特性だけではなく、様々な他の関連パラメータ(例えばホログラム構造体11(特にホログラム層1)を構成する材料の屈折率)も考慮されてコンピュータにより決定される。例えば青色の光像を再生するための反射型ホログラム構造体11として、凹凸面1aの段数が4段であり、当該凹凸面1aが1段当たり330nmの光路長を持つホログラム構造体11を作製することができる。なお、反射型のホログラム構造体11および透過型のホログラム構造体11はそれぞれ特有の凹凸面1aの深さ構造を有し、例えば同様の回折特性を実現しようとする場合であっても、ホログラム構造体11の凹凸面1aの深さの具体的な値は反射型と透過型との間で異なる。 Then, the hologram structure 11 (particularly the uneven surface 1a) corresponding to the two-dimensional Fourier transformed image is produced so that each pixel has a depth corresponding to the discretized corresponding phase value (Step 6). For example, when the pixel values of the two-dimensional Fourier transformed image are discretized in four steps in Step 5, a concave-convex surface 1a (see FIG. 7) having a depth of four steps is formed in the hologram layer 1 in Step 6. NS. The depth of the uneven surface 1a is determined by considering not only the diffraction efficiency characteristics to be realized but also various other related parameters (for example, the refractive index of the material constituting the hologram structure 11 (particularly the hologram layer 1)). Is determined by. For example, as a reflective hologram structure 11 for reproducing a blue light image, a hologram structure 11 in which the number of steps of the uneven surface 1a is four and the uneven surface 1a has an optical path length of 330 nm per step is produced. be able to. The reflective hologram structure 11 and the transmissive hologram structure 11 each have a unique concave-convex surface 1a depth structure, and even when trying to realize the same diffraction characteristics, for example, the hologram structure The specific value of the depth of the uneven surface 1a of the body 11 differs between the reflective type and the transmissive type.

ホログラム構造体11の製造装置は特に限定されず、例えば上述のStep1〜5を実行するコンピュータによって制御される装置であってもよいし、当該コンピュータとは別個に設けられた装置であってもよい。また必要に応じて、上述のホログラム構造体11(特に凹凸面1a)の構造に対応する母型(すなわちマスター原版)を、フォトリソグラフィ技術に基づく露光装置や電子線描画装置等により作ってもよい(Step7)。例えば、母型に液状の紫外線硬化性樹脂を滴下し、基材フィルム(例えばPETフィルム(ポリエチレンテレフタラートフィルム))と母型とによって挟まれた状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線を照射して硬化させ、その後、基材フィルムとともに紫外線硬化性樹脂を母型から剥離することによって、所望の凹凸面1aを有するホログラム構造体11を作製できる。他の方法として、例えば、熱可塑性の紫外線硬化性樹脂を用いる方法、熱可塑性樹脂を用いる方法、熱硬化性樹脂を用いる方法、および電離放射線硬化性樹脂を用いる方法が採用されてもよい。このように母型を使うことで、所望の凹凸面1aを有するホログラム構造体11を簡単且つ大量に複製することが可能である。 The manufacturing apparatus of the hologram structure 11 is not particularly limited, and may be, for example, an apparatus controlled by a computer that executes Steps 1 to 5 described above, or an apparatus provided separately from the computer. .. Further, if necessary, a master mold (that is, a master master plate) corresponding to the structure of the hologram structure 11 (particularly the uneven surface 1a) described above may be made by an exposure apparatus based on a photolithography technique, an electron beam drawing apparatus, or the like. (Step 7). For example, a liquid ultraviolet curable resin is dropped on a mother mold, and the ultraviolet curable resin sandwiched between a base film (for example, PET film (polyethylene terephthalate film)) and the mother mold is irradiated with ultraviolet rays. The hologram structure 11 having a desired uneven surface 1a can be produced by peeling the ultraviolet curable resin together with the base film from the base film. As another method, for example, a method using a thermoplastic ultraviolet curable resin, a method using a thermoplastic resin, a method using a thermosetting resin, and a method using an ionizing radiation curable resin may be adopted. By using the master mold in this way, it is possible to easily and in large quantities to duplicate the hologram structure 11 having the desired uneven surface 1a.

反射型のホログラム構造体11の場合、凹凸面1a上に反射層2(例えばAlによって構成される反射層或いはZnSやTiOによって構成される反射層(高屈折率層))が製造装置によって更に形成されてもよい。ただし、ホログラム層1と空気との間の屈折率の差を利用して再生光を反射させるホログラム構造体11の場合には、反射層2を追加的に設けることなく、ホログラム層1の凹凸面1aを空気に露出させたままでもよい。さらに必要に応じて、接着層等の他の機能層(例えばヒートシール層や隣接層間の密着性を高めるためのプライマー層など)がホログラム層1に対して形成されてもよい。また例えば、ホログラム層1の凹凸面1a上に反射層2を形成する場合、凹凸形状を有する反射層2の表面(ホログラム層1とは反対側の表面)上に接着層を形成し、当該接着層によって反射層2の表面の凹部を埋めるようにしてもよい。 In the case of the reflective hologram structure 11, a reflective layer 2 (for example, a reflective layer composed of Al or a reflective layer composed of ZnS or TiO 2 (high refractive index layer)) is further formed on the uneven surface 1a by the manufacturing apparatus. It may be formed. However, in the case of the hologram structure 11 that reflects the reproduced light by utilizing the difference in the refractive index between the hologram layer 1 and the air, the uneven surface of the hologram layer 1 is not provided additionally. You may leave 1a exposed to the air. Further, if necessary, another functional layer such as an adhesive layer (for example, a heat seal layer or a primer layer for enhancing the adhesion between adjacent layers) may be formed on the hologram layer 1. Further, for example, when the reflective layer 2 is formed on the uneven surface 1a of the hologram layer 1, an adhesive layer is formed on the surface of the reflective layer 2 having an uneven shape (the surface opposite to the hologram layer 1), and the adhesive layer is formed. The layer may fill the recesses on the surface of the reflective layer 2.

[凹凸面の深さと回折光のピーク波長の関係]
ホログラム構造体11の凹凸面1aの段数をNで表し、凹凸面1aの1段当たりで変調される光路長をlで表し、自然数をmで表した場合、回折光のピーク波長λは、以下の式で表される。
[Relationship between the depth of the uneven surface and the peak wavelength of the diffracted light]
When the number of steps of the concave-convex surface 1a of the hologram structure 11 is represented by N, the optical path length modulated per step of the concave-convex surface 1a is represented by l, and the natural number is represented by m, the peak wavelength λ of the diffracted light is as follows. It is expressed by the formula of.

λ=N・l/(mN±1) λ = N · l / (mN ± 1)

例えば、任意の自然数mに対して、ホログラム構造体11の1次回折光および−1次回折光のいずれか一方が、可視光波長帯域の範囲においてピーク波長λを1つのみ有する場合、白色光が入射した場合であっても単色で光像を再生することができるホログラム構造体11を実現可能である。例えば光路長lが330nmであり、凹凸面1aの段数Nが4である場合、λ=1320/(4m±1)が成り立つ。したがって、m=1に対してはλ=440nmおよび264nm、m=2に対してはλ=188nmおよび146nm、m=3に対してλ=120nmおよび101nmとなる。mが4以上の場合のピーク波長λはさらに小さな値となる。これらのうち可視光波長帯域に含まれるピーク波長λは、m=1の場合のλ=440nmのみである。したがって、凹凸面1aの段数N=4であり、1段当たりの光路長がl=330nmであるホログラム構造体11を用いる場合、440nmの波長およびその近傍の波長の光によって、観察者50が視認可能な単色の光像を再生することができる。 For example, when either the first-order diffracted light or the first-order diffracted light of the hologram structure 11 has only one peak wavelength λ in the visible light wavelength band for an arbitrary natural number m, white light is incident. Even in this case, it is possible to realize the hologram structure 11 capable of reproducing an optical image in a single color. For example, when the optical path length l is 330 nm and the number of steps N of the uneven surface 1a is 4, λ = 1320 / (4 m ± 1) holds. Therefore, for m = 1, λ = 440 nm and 264 nm, for m = 2, λ = 188 nm and 146 nm, and for m = 3, λ = 120 nm and 101 nm. When m is 4 or more, the peak wavelength λ becomes a smaller value. Of these, the peak wavelength λ included in the visible light wavelength band is only λ = 440 nm when m = 1. Therefore, when the hologram structure 11 in which the number of stages N = 4 of the uneven surface 1a and the optical path length per stage is l = 330 nm is used, the observer 50 can visually recognize the light having a wavelength of 440 nm and a wavelength in the vicinity thereof. It is possible to reproduce a possible monochromatic optical image.

なお上述のホログラム構造体11によって再生される光像の色(波長帯域)は、屈折率が1.0の空気環境下で使用される場合を想定している。また観察者が上述の反射型ホログラム構造体11によって再生される光像100を観察する場合、ホログラム層1の凹凸面1aが観察者とは反対側に配置され、観察者はホログラム層1を通して凹凸構造(すなわち凹凸面1a)を観察することになる。なお、ホログラム層1の凹凸面1aが観察者と同じ側に配置される場合、観察者が観察するホログラム構造体11からの反射像は、ホログラム層1を通過することなく表面で反射した光によって構成される。例えばカード型のホログラム保持体10の表面に凹凸面1aが形成される場合、ホログラム層1を通過することなく凹凸面1aで反射した光を観察者は観察することになる。このような場合、ホログラム層1の屈折率ではなく、ホログラム層1よりも観察者側の媒体の屈折率、例えば空気の屈折率1.0、に基づいた光路長で、凹凸面1aの1段当たりの深さを設定する必要がある。したがって、ホログラム層1(ホログラム構造体11)の屈折率を空気の屈折率1.0と仮定しつつ、凹凸面1aの構造を設計することで、観察者は所望像を観察することが可能である。具体的には、空気の屈折率を1.0として、凹凸面1aの1段当たりの深さを165nmとした場合、凹凸面1aの1段当たりの光路長は330nmとなる。この場合、凹凸面1aが4段の深さ構造を有することによって、ホログラム構造体11は青系の波長帯域において最大回折効率を示し、青色の光像を再生する。 The color (wavelength band) of the light image reproduced by the hologram structure 11 described above is assumed to be used in an air environment having a refractive index of 1.0. Further, when the observer observes the light image 100 reproduced by the above-mentioned reflective hologram structure 11, the uneven surface 1a of the hologram layer 1 is arranged on the opposite side to the observer, and the observer passes the uneven surface 1 through the hologram layer 1. The structure (that is, the uneven surface 1a) will be observed. When the uneven surface 1a of the hologram layer 1 is arranged on the same side as the observer, the reflected image from the hologram structure 11 observed by the observer is due to the light reflected on the surface without passing through the hologram layer 1. It is composed. For example, when the uneven surface 1a is formed on the surface of the card-shaped hologram holder 10, the observer observes the light reflected by the uneven surface 1a without passing through the hologram layer 1. In such a case, the optical path length based on the refractive index of the medium on the observer side of the hologram layer 1, for example, the refractive index of air 1.0, rather than the refractive index of the hologram layer 1, is one step of the uneven surface 1a. It is necessary to set the hit depth. Therefore, the observer can observe the desired image by designing the structure of the uneven surface 1a while assuming that the refractive index of the hologram layer 1 (hologram structure 11) is 1.0 of the refractive index of air. be. Specifically, when the refractive index of air is 1.0 and the depth of the uneven surface 1a per step is 165 nm, the optical path length of the uneven surface 1a per step is 330 nm. In this case, since the uneven surface 1a has a four-step depth structure, the hologram structure 11 exhibits the maximum diffraction efficiency in the blue wavelength band and reproduces a blue light image.

[第2の実施形態]
ホログラム構造体11が少なくとも2種類以上の要素素子21を含み、これらの少なくとも2種類以上の要素素子21のうちの少なくとも1種類以上を、上述の第1の実施形態に係る要素素子21と同様に構成してもよい。
[Second Embodiment]
The hologram structure 11 includes at least two or more types of element elements 21, and at least one or more of these at least two or more types of element elements 21 is the same as the element element 21 according to the first embodiment described above. It may be configured.

図27は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体11の平面構造の一例を示す概念図である。図28は、図27の透過型ホログラム構造体11によって再生される光像100を説明するための概略図である。図27および図28に示すホログラム構造体11は、市松模様状に配置された複数の第1の要素素子21aおよび複数の第2の要素素子21bを含む。例えば、複数の第1の要素素子21aは青色の「O」の文字の光像100を再生することを可能にする凹凸面1aを有し、複数の第2の要素素子21bは赤色の「K」の文字の光像100を再生することを可能にする凹凸面1aを有する。なお、これは再生光の入射角度が0°の場合を基準とする。この場合、ホログラム構造体11に白色光が入射角度0°で入射すると図28に示すようにホログラム構造体11は青色の「O」および赤色の「K」を再生する。このように本変形例のホログラム構造体11は、2種類の単色の光像100を視認可能に再生することができる。 FIG. 27 is a conceptual diagram showing an example of the planar structure of the transmissive hologram structure 11 according to the second embodiment. FIG. 28 is a schematic diagram for explaining the light image 100 reproduced by the transmissive hologram structure 11 of FIG. 27. The hologram structure 11 shown in FIGS. 27 and 28 includes a plurality of first element elements 21a and a plurality of second element elements 21b arranged in a checkered pattern. For example, the plurality of first element elements 21a have an uneven surface 1a that enables reproduction of the light image 100 of the blue letter "O", and the plurality of second element elements 21b have a red "K". It has an uneven surface 1a that makes it possible to reproduce the light image 100 of the characters "." It should be noted that this is based on the case where the incident angle of the reproduced light is 0 °. In this case, when white light is incident on the hologram structure 11 at an incident angle of 0 °, the hologram structure 11 reproduces a blue “O” and a red “K” as shown in FIG. 28. As described above, the hologram structure 11 of the present modification can visually reproduce the two types of monochromatic light images 100.

図27および図28に示すホログラム構造体11において、第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bのうちの少なくとも一方は、上述の第1の実施形態において説明したホログラム構造体11の要素素子21と同様に構成されてもよい。すなわち、第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bのうちの少なくとも一方は、1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよい。この場合、ホログラム構造体11に対する再生光の入射角度の増大に伴って、再生される光像100の少なくとも一部を消失または出現させることができる。 In the hologram structure 11 shown in FIGS. 27 and 28, at least one of the first element element 21a and the second element element 21b is the element element of the hologram structure 11 described in the first embodiment described above. It may be configured in the same manner as 21. That is, at least one of the first element element 21a and the second element element 21b has a wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and a wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light of 380 nm. The maximum value of the diffraction efficiency in at least one of the wavelength band of 600 nm or more and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less (for example, when the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two, the diffraction efficiency is 0.15. It may have the above maximum value, or the maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the uneven structure is 3 or more. In this case, at least a part of the reproduced light image 100 can be erased or appear as the angle of incidence of the reproduced light on the hologram structure 11 increases.

例えば、第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bのうちの一方のみを、上述の第1の実施形態において説明したホログラム構造体11の要素素子21と同様に構成してもよい。この場合、ホログラム構造体11に対する再生光の入射角度を変化させることによって、「O」の光像100および「K」の光像100のうちの一方の少なくとも一部を視覚上消失または出現させることができる。また第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bの両方を、上述の第1の実施形態において説明したホログラム構造体11の要素素子21と同様に構成する場合、ホログラム構造体11に対する再生光の入射角度を変化させることによって、「O」および「K」の光像100の両方の少なくとも一部を視覚上消失または出現させることができる。 For example, only one of the first element element 21a and the second element element 21b may be configured in the same manner as the element element 21 of the hologram structure 11 described in the first embodiment described above. In this case, at least a part of the "O" light image 100 and the "K" light image 100 is visually disappeared or appears by changing the incident angle of the reproduced light with respect to the hologram structure 11. Can be done. Further, when both the first element element 21a and the second element element 21b are configured in the same manner as the element element 21 of the hologram structure 11 described in the first embodiment described above, the reproduced light with respect to the hologram structure 11 By changing the incident angle of the light image 100, at least a part of both the “O” and “K” light images 100 can be visually disappeared or appear.

なお第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bのうちの少なくとも一方は、上述の第1実施形態の要素素子21と同様に、1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布の一方のみが、380nm以上600nm以下の波長帯域および780nm以上1200nm以下の波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよいし、1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布の両方が、380nm以上600nm以下の波長帯域および780nm以上1200nm以下の波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよい。 At least one of the first element element 21a and the second element element 21b has the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and the -1st-order diffracted light, similarly to the element element 21 of the first embodiment described above. Only one of the wavelength distributions of diffraction efficiency has a maximum value of diffraction efficiency (for example, the number of steps of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two steps) in at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. In some cases, the diffraction efficiency may have a maximum value of 0.15 or more, and when the number of steps of the uneven structure is 3 or more, the diffraction efficiency may have a maximum value of 0.3 or more). Both the diffraction efficiency wavelength distribution of the folding light and the diffraction efficiency wavelength distribution of the -1st order diffracted light are the maximum values of the diffraction efficiency (for example, hologram) in at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. When the number of steps of the uneven structure of the structure 11 is 2, the maximum value of the diffraction efficiency is 0.15 or more, and when the number of steps of the uneven structure is 3 or more, the maximum value of the diffraction efficiency is 0.3 or more. ) May have.

なお図28に示す例では、第1の要素素子21aおよび第2の要素素子21bがそれぞれ独立した光像100を再生するが、第1の要素素子21aによって再生される光像と第2の要素素子21bによって再生される光像とが少なくとも一部において重なっていてもよい。この場合、重なり部分の光像は、第1の要素素子21aによって再生される光像の色と第2の要素素子21bによって再生される光像の色とが混ざった色を有する。 In the example shown in FIG. 28, the first element element 21a and the second element element 21b reproduce the independent optical image 100, but the optical image reproduced by the first element element 21a and the second element The light image reproduced by the element 21b may overlap at least in part. In this case, the light image of the overlapping portion has a color in which the color of the light image reproduced by the first element element 21a and the color of the light image reproduced by the second element element 21b are mixed.

図29は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体11の平面構造の他の例を示す概念図である。図30は、図29の透過型ホログラム構造体11によって再生される光像100を説明するための概略図である。図29および図30に示すホログラム構造体11は、市松模様状に配置された複数の第1の要素素子21a、複数の第2の要素素子21bおよび複数の第3の要素素子21cを含む。例えば、複数の第1の要素素子21aは青色の光像100を再生することを可能にする凹凸面1aを有し、複数の第2の要素素子21bは赤色の光像100を再生することを可能にする凹凸面1aを有し、複数の第3の要素素子21cは緑色の光像100を再生することを可能にする凹凸面1aを有する。なお、これは再生光の入射角度が0°の場合を基準とする。この場合、ホログラム構造体11は、赤青緑の光像100だけではなく、これらの光像100のうちの2以上を重ね合わせることによって他の色の光像100を再生することも可能である。例えば図30に示すように、赤色円の光像100、緑色円の光像100および青色円の光像100を重ねて再生することによって、赤色円および緑色円が重なった部分は黄色の光像100となり、緑色円および青色円が重なった部分は水色の光像100となり、青色円および赤色円が重なった部分は紫色の光像100となり、赤色円、緑色円および青色円が重なった部分は白色の光像100となる。 FIG. 29 is a conceptual diagram showing another example of the planar structure of the transmissive hologram structure 11 according to the second embodiment. FIG. 30 is a schematic diagram for explaining an optical image 100 reproduced by the transmissive hologram structure 11 of FIG. 29. The hologram structure 11 shown in FIGS. 29 and 30 includes a plurality of first element elements 21a, a plurality of second element elements 21b, and a plurality of third element elements 21c arranged in a checkered pattern. For example, the plurality of first element elements 21a have an uneven surface 1a capable of reproducing the blue light image 100, and the plurality of second element elements 21b reproduce the red light image 100. It has an uneven surface 1a that enables it, and the plurality of third element elements 21c have an uneven surface 1a that enables the reproduction of the green light image 100. It should be noted that this is based on the case where the incident angle of the reproduced light is 0 °. In this case, the hologram structure 11 can reproduce not only the red, blue, and green light images 100, but also the light images 100 of other colors by superimposing two or more of these light images 100. .. For example, as shown in FIG. 30, by superimposing and reproducing the light image 100 of the red circle, the light image 100 of the green circle, and the light image 100 of the blue circle, the portion where the red circle and the green circle overlap is a yellow light image. It becomes 100, the part where the green circle and the blue circle overlap becomes the light blue light image 100, the part where the blue circle and the red circle overlap becomes the purple light image 100, and the part where the red circle, the green circle and the blue circle overlap becomes 100. It becomes a white light image 100.

図31は、第2の実施形態に係る透過型ホログラム構造体11の他の例によって再生される光像100を説明するための概略図である。各要素素子21は、任意の階調を持つ色によって光像を再生することも可能であり、赤色の光像を再生する第1の要素素子21a、青色の光像を再生する第2の要素素子21bおよび緑色の光像を再生する第3の要素素子21cの各々が、階調の異なる複数種類の要素素子を含むことができる。また任意の階調を持つ原画像に基づいて各要素素子21を設計する場合にも、任意の階調を持つ色によって光像を再生することが可能である。これらの場合、ホログラム構造体11は、白色光が入射した場合に図31に示すようなフルカラーの光像100を再生することも可能である。 FIG. 31 is a schematic diagram for explaining an optical image 100 reproduced by another example of the transmissive hologram structure 11 according to the second embodiment. Each element element 21 can reproduce an optical image with a color having an arbitrary gradation, and the first element element 21a for reproducing a red optical image and the second element for reproducing a blue optical image. Each of the element 21b and the third element element 21c that reproduces a green light image can include a plurality of types of element elements having different gradations. Further, even when each element element 21 is designed based on an original image having an arbitrary gradation, it is possible to reproduce an optical image with a color having an arbitrary gradation. In these cases, the hologram structure 11 can also reproduce the full-color optical image 100 as shown in FIG. 31 when white light is incident.

図29〜図31に示すホログラム構造体11において、第1の要素素子21a、第2の要素素子21bおよび第3の要素素子21cのうちの少なくとも一種類は、上述の第1の実施形態において説明したホログラム構造体11の要素素子21と同様に構成されてもよい。すなわち、第1の要素素子21a、第2の要素素子21bおよび第3の要素素子21cのうちの少なくとも一種類は、1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値(例えばホログラム構造体11の凹凸構造の段数が2段の場合には回折効率が0.15以上の極大値、また当該凹凸構造の段数が3段以上の場合には回折効率が0.3以上の極大値)を有していてもよい。この場合、ホログラム構造体11に対する再生光の入射角度の増大に伴って、再生される光像100の少なくとも一部を消失または出現させることができる。 In the hologram structure 11 shown in FIGS. 29 to 31, at least one of the first element element 21a, the second element element 21b, and the third element element 21c is described in the above-described first embodiment. It may be configured in the same manner as the element element 21 of the hologram structure 11 formed above. That is, at least one of the first element element 21a, the second element element 21b, and the third element element 21c has a wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and a wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st-order diffracted light. When at least one of them has a maximum value of diffraction efficiency (for example, the number of stages of the concave-convex structure of the hologram structure 11 is two) in at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. May have a maximum value of diffraction efficiency of 0.15 or more, and a maximum value of diffraction efficiency of 0.3 or more when the number of stages of the concave-convex structure is 3 or more. In this case, at least a part of the reproduced light image 100 can be erased or appear as the angle of incidence of the reproduced light on the hologram structure 11 increases.

なお上述の図27および図29に示すホログラム構造体11は、縦方向および横方向の双方に関して隣接配置される要素素子21の種類が互いに異なっているが、複数種類の要素素子21の配置態様は特に限定されない。例えば、ホログラム構造体11は、ストライプ状に配置された複数種類の要素素子21を含んでいてもよく、縦方向および横方向のうちの一方に関しては隣接して配置される要素素子21の種類が異なっているが、他方に関しては隣接して配置される要素素子21の種類が同じであってもよい。また上述の市松模様状配置およびストライプ状配置が組み合わされた配置態様によって、複数種類の要素素子21が配置されてもよい。 In the hologram structure 11 shown in FIGS. 27 and 29 described above, the types of element elements 21 arranged adjacent to each other in both the vertical direction and the horizontal direction are different from each other, but the arrangement mode of the plurality of types of element elements 21 is different. There is no particular limitation. For example, the hologram structure 11 may include a plurality of types of element elements 21 arranged in a stripe shape, and the types of element elements 21 arranged adjacent to each other in one of the vertical direction and the horizontal direction may be included. Although different, the types of element elements 21 arranged adjacent to each other may be the same for the other. Further, a plurality of types of element elements 21 may be arranged depending on the arrangement mode in which the above-mentioned checkered pattern arrangement and the striped arrangement are combined.

[用途]
上述のホログラム構造体11(光変調素子)およびホログラム保持体10の使用形態や用途は特に限定されず、例えば、キャラクター像を再生するなどエンターテイメント用途および意匠用途として使用することが可能である。またセキュリティ用途では、例えば以下の対象に対してホログラム構造体11(光変調素子)を適用可能である。ホログラム保持体10を情報記録媒体として使用する場合、例えばパスポート、ID証、紙幣、クレジットカード、金券、商品券、その他のチケット、公的文書、個人情報や機密情報などの各種の情報を記録したその他の媒体、および金銭的価値のある他の媒体等に対し、本発明に係る光変調素子および情報記録媒体を応用することが可能であり、これらの偽造を防ぐことができる。ここでいうID証には、例えば国民ID証、免許証、会員証、社員証および学生証などが含まれる。ホログラム保持体10において、ホログラム構造体11を保持する基材(図2の符合「4」参照)は、例えば紙、樹脂、金属、合成繊維、或いはこれらの組み合わせによって構成可能である。また基材に開口部(図2の符合「4a」参照)が形成される場合、当該開口部の全域をホログラム構造体11で覆っていてもよいし、当該開口部の一部のみをホログラム構造体11を配置してもよい。このホログラム構造体11は、外観上は、透明部材として構成されうる。例えば、透過型のホログラム構造体11を保持するホログラム保持体10の裏面側に点光源を配置し、観察者がホログラム保持体10の表面側からホログラム構造体11を通して点光源を観察することで、観察者は、ホログラム構造体11に記録されたセキュリティ情報を視認することができる。このセキュリティ情報は、例えば、ホログラム保持体10の真贋判定などに利用できる。
[Use]
The usage mode and use of the hologram structure 11 (light modulation element) and the hologram holder 10 described above are not particularly limited, and can be used for entertainment and design purposes such as reproducing a character image. Further, in security applications, for example, the hologram structure 11 (light modulation element) can be applied to the following objects. When the hologram holder 10 is used as an information recording medium, various information such as passports, ID cards, banknotes, credit cards, cash vouchers, gift certificates, other tickets, official documents, personal information and confidential information are recorded. The optical modulation element and the information recording medium according to the present invention can be applied to other media, other media having monetary value, and the like, and their counterfeiting can be prevented. The ID card referred to here includes, for example, a national ID card, a license, a membership card, an employee ID card, a student ID card, and the like. In the hologram holder 10, the base material that holds the hologram structure 11 (see the symbol “4” in FIG. 2) can be composed of, for example, paper, resin, metal, synthetic fiber, or a combination thereof. When an opening (see the symbol “4a” in FIG. 2) is formed in the base material, the entire area of the opening may be covered with the hologram structure 11, or only a part of the opening may be covered with the hologram structure. Body 11 may be placed. The hologram structure 11 may be configured as a transparent member in appearance. For example, a point light source is arranged on the back surface side of the hologram holder 10 that holds the transmissive hologram structure 11, and the observer observes the point light source through the hologram structure 11 from the front surface side of the hologram holder 10. The observer can visually recognize the security information recorded in the hologram structure 11. This security information can be used, for example, for determining the authenticity of the hologram holder 10.

また、上述のホログラム保持体10に対して本発明に係る光変調素子を任意の方法で適用することが可能であり、例えば、ホログラム保持体10の表面への凹凸形成、転写、貼付、挟み込み、或いは埋め込み等の技法を使って、本発明に係る光変調素子を任意の物(すなわちホログラム保持体10)に保持させることができる。したがって、ホログラム保持体10を構成する部材の一部を利用してホログラム構造体11を形成してもよいし、ホログラム保持体10に対してホログラム構造体11を付加的に設けてもよい。 Further, the light modulation element according to the present invention can be applied to the above-mentioned hologram holder 10 by any method. For example, unevenness formation, transfer, sticking, and sandwiching on the surface of the hologram holder 10 can be applied. Alternatively, the light modulation element according to the present invention can be held by an arbitrary object (that is, the hologram holder 10) by using a technique such as embedding. Therefore, the hologram structure 11 may be formed by using a part of the members constituting the hologram holder 10, or the hologram structure 11 may be additionally provided to the hologram holder 10.

また上述のホログラム構造体11は、単独で各種用途に利用されてもよいし、印刷層等の他の機能層と一緒に使用されて各種用途に利用されてもよい。 Further, the above-mentioned hologram structure 11 may be used alone for various purposes, or may be used together with other functional layers such as a printing layer and used for various purposes.

[ホログラム層の構成材料]
ホログラム層1を構成する材料は特に限定されないが、上述のように、各種樹脂によってホログラム層1を構成することが可能である。以下に、各種樹脂の具体例について列挙する。
[Constituent material of hologram layer]
The material constituting the hologram layer 1 is not particularly limited, but as described above, the hologram layer 1 can be composed of various resins. Specific examples of various resins are listed below.

ホログラム層1を構成する熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル変性ウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、ホログラム層1を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PET−G)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル酸エステル樹脂、アクリルアミド樹脂、ニトロセルロース樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独重合体であっても2種以上の構成成分からなる共重合体であってもよい。また、これらの樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the thermosetting resin constituting the hologram layer 1 include unsaturated polyester resin, acrylic-modified urethane resin, epoxy-modified acrylic resin, epoxy-modified unsaturated polyester resin, alkyd resin, and phenol resin. Examples of the thermoplastic resin constituting the hologram layer 1 include polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), glycol-modified polyethylene terephthalate (PET-G), polyvinyl chloride (PVC), acrylic acid ester resin, and acrylamide. Examples thereof include resins, nitrocellulose resins, and polystyrene resins. These resins may be homopolymers or copolymers composed of two or more kinds of constituent components. Further, these resins may be used alone or in combination of two or more.

上述の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂は、各種イソシアネート化合物、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛等の金属石鹸、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等の有機過酸化物、ベンゾフェノン、アセトフェノン、アントラキノン、ナフトキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルスルフィド等の熱或いは紫外線硬化剤を含んでいてもよい。 The thermosetting resin or thermoplastic resin described above includes various isocyanate compounds, metal soaps such as cobalt naphthenate and zinc naphthenate, organic peroxides such as benzoyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide, benzophenone, acetophenone, anthraquinone and naphthoquinone. It may contain a thermosetting agent such as azobisisobutyronitrile or diphenylsulfide.

ホログラム層1を構成する電離放射線硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ変性アクリレート樹脂、ウレタン変性アクリレート樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂等が挙げられ、中でもウレタン変性アクリレート樹脂が好ましく、特に特開2007−017643号公報で示される化学式で表されるウレタン変性アクリル系樹脂が好ましい。 Examples of the ionizing radiation curable resin constituting the hologram layer 1 include epoxy-modified acrylate resin, urethane-modified acrylate resin, and acrylic-modified polyester resin. Among them, urethane-modified acrylate resin is preferable, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-017643 is particularly preferable. A urethane-modified acrylic resin represented by the chemical formula shown in the publication is preferable.

上記電離放射線硬化性樹脂を硬化させる際には、架橋構造、粘度の調整等を目的として、単官能または多官能のモノマー、オリゴマー等を併用することができる。上記単官能モノマーとしては、例えば、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルピロリドン、(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート等のモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、2官能以上のモノマーとしては、骨格構造で分類するとポリオール(メタ)アクリレート(例えば、エポキシ変性ポリオール(メタ)アクリレート、ラクトン変性ポリオール(メタ)アクリレート等)、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、ウレタン(メタ)アクリレート、その他ポリブタジエン系、イソシアヌール酸系、ヒダントイン系、メラミン系、リン酸系、イミド系、ホスファゼン系等の骨格を有するポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。さらに、紫外線、電子線硬化性である種々のモノマー、オリゴマー、ポリマーが利用できる。 When the ionizing radiation curable resin is cured, a monofunctional or polyfunctional monomer, oligomer or the like can be used in combination for the purpose of adjusting the crosslinked structure and viscosity. Examples of the monofunctional monomer include mono (meth) acrylates such as tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, vinylpyrrolidone, (meth) acryloyloxyethyl succinate, and (meth) acryloyloxyethyl phthalate. And so on. The bifunctional or higher functional monomers are classified by skeletal structure and are classified into polyol (meth) acrylate (for example, epoxy-modified polyol (meth) acrylate, lactone-modified polyol (meth) acrylate, etc.), polyester (meth) acrylate, and epoxy (meth). ) Acrylate, urethane (meth) acrylate, other polybutadiene-based, isocyanuric acid-based, hydantin-based, melamine-based, phosphoric acid-based, imide-based, phosphazene-based poly (meth) acrylate and the like. In addition, various monomers, oligomers and polymers that are UV and electron beam curable are available.

更に詳しくは、2官能のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。3官能のモノマー、オリゴマー、ポリマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、脂肪族トリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。4官能のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、脂肪族テトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。5官能以上のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ポリエステル骨格、ウレタン骨格、ホスファゼン骨格を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。官能基数は特に限定されるものではないが、官能基数が3より小さいと耐熱性が低下する傾向があり、また、20を超える場合には柔軟性が低下する傾向があるため、特に官能基数が3〜20の範囲内のものが好ましい。 More specifically, examples of the bifunctional monomer and oligomer include polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, and 1,6-hexanediol di (meth). Examples include acrylate. Examples of the trifunctional monomer, oligomer, and polymer include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, and aliphatic tri (meth) acrylate. Examples of the tetrafunctional monomer and oligomer include pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, and aliphatic tetra (meth) acrylate. Examples of the pentafunctional or higher functional monomers and oligomers include dipentaerythritol penta (meth) acrylate and dipentaerythritol hexa (meth) acrylate. Moreover, (meth) acrylate having a polyester skeleton, urethane skeleton, phosphazene skeleton and the like can be mentioned. The number of functional groups is not particularly limited, but if the number of functional groups is smaller than 3, the heat resistance tends to decrease, and if it exceeds 20, the flexibility tends to decrease, so that the number of functional groups is particularly high. Those in the range of 3 to 20 are preferable.

上記のような単官能または多官能のモノマーやオリゴマーの含有量は適宜調整可能だが、通常、電離放射線硬化性樹脂100重量部に対して50重量部以下とすることが好ましく、中でも0.5重量部〜20重量部の範囲内が好ましい。 The content of the monofunctional or polyfunctional monomer or oligomer as described above can be adjusted as appropriate, but it is usually preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the ionizing radiation curable resin, and 0.5 weight by weight in particular. It is preferably in the range of parts to 20 parts by weight.

また、ホログラム層1には必要に応じて、光重合開始剤、重合禁止剤、劣化防止剤、可塑剤、滑剤、染料や顔料などの着色剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、およびチクソトロピー性付与剤等の添加剤が適宜加えられてもよい。 Further, the hologram layer 1 is provided with a photopolymerization initiator, a polymerization inhibitor, a deterioration inhibitor, a plasticizer, a lubricant, a colorant such as a dye or a pigment, a surfactant, a defoaming agent, a leveling agent, and a leveling agent, if necessary. Additives such as a thixotropic property-imparting agent may be added as appropriate.

ホログラム層1の膜厚は、ホログラム層1が自己支持性を有する場合、0.05mm〜5mmの範囲内が好ましく、中でも0.1mm〜3mmの範囲内であることが好ましい。一方、ホログラム層1が自己支持性を有さずに基材上に形成される場合、ホログラム層1の膜厚は、0.1μm〜50μmの範囲内が好ましく、中でも2μm〜20μmの範囲内とすることが好ましい。また、ホログラム層1のサイズ(例えば平面視サイズ)は、ホログラム構造体11の用途に応じて適宜設定可能である。 When the hologram layer 1 has self-supporting property, the film thickness of the hologram layer 1 is preferably in the range of 0.05 mm to 5 mm, and more preferably in the range of 0.1 mm to 3 mm. On the other hand, when the hologram layer 1 is formed on the base material without having self-supporting property, the film thickness of the hologram layer 1 is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm, particularly in the range of 2 μm to 20 μm. It is preferable to do so. Further, the size of the hologram layer 1 (for example, the size in a plan view) can be appropriately set according to the use of the hologram structure 11.

[他の変形例]
上述の各実施形態および各変形例で用いられるホログラム構造体11は、図5に示すように複数の要素素子21から構成されているが、単一の要素素子21によってホログラム構造体11が構成されていてもよい。
[Other variants]
The hologram structure 11 used in each of the above-described embodiments and modifications is composed of a plurality of element elements 21 as shown in FIG. 5, but the hologram structure 11 is composed of a single element element 21. You may be.

また各要素素子21の平面視サイズおよび平面視形状も特に限定されず、各要素素子21は任意のサイズおよび形状を有しうる。例えば、各要素素子21の平面視形状を、正方形、長方形、台形等の四角形、他の多角形状(例えば三角形、五角形、六角形等)、真円、楕円、他の円形、星型形状、或いはハート型形状等であってもよく、ホログラム構造体11は2種類以上の平面視形状の要素素子21を有していてもよい。 Further, the plan view size and the plan view shape of each element element 21 are not particularly limited, and each element element 21 may have an arbitrary size and shape. For example, the plan view shape of each element element 21 can be a quadrangle such as a square, a rectangle, a trapezoid, another polygonal shape (for example, a triangle, a pentagon, a hexagon, etc.), a perfect circle, an ellipse, another circular shape, a star shape, or a star shape. It may have a heart shape or the like, and the hologram structure 11 may have two or more types of element elements 21 having a plan view shape.

またホログラム構造体11には、任意の機能層が付加されてもよく、例えば透明蒸着層によってホログラム構造体11を覆ってもよい。特に光沢を持たない透明蒸着層を設けることによって、ホログラム構造体11が光沢を持つことを防いで、ホログラム構造体11を隠蔽することもできる。ホログラム構造体11を隠蔽する観点から、そのような透明蒸着層の全光線透過率は、80%以上であることが好ましく、とりわけ90%以上であることがより好ましい。また反射型のホログラム構造体11では反射性の蒸着層(図2の反射層2参照)によってホログラム構造体11を覆うことができる。反射性蒸着層の構成材料として、例えばMg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Se、Rb、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Au、Pb、若しくはBi等の金属が挙げられる。また、透明蒸着層の構成材料として、例えば、ZnSやTiOなどをはじめとする上記金属の酸化物及び硫化物が挙げられる。これらの材料を単独で用いて蒸着層が構成されてもよいし、2以上の材料が組み合わされて蒸着層が構成されてもよい。 Further, an arbitrary functional layer may be added to the hologram structure 11, and the hologram structure 11 may be covered with, for example, a transparent thin-film deposition layer. In particular, by providing a transparent vapor-deposited layer having no gloss, it is possible to prevent the hologram structure 11 from having gloss and conceal the hologram structure 11. From the viewpoint of hiding the hologram structure 11, the total light transmittance of such a transparent vapor-deposited layer is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. Further, in the reflective hologram structure 11, the hologram structure 11 can be covered with a reflective vapor-deposited layer (see the reflective layer 2 in FIG. 2). As constituent materials of the reflective vapor deposition layer, for example, Mg, Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Rb, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Examples include metals such as Au, Pb, and Bi. Further, examples of the constituent material of the transparent thin-film deposition layer include oxides and sulfides of the above metals such as ZnS and TiO 2. These materials may be used alone to form a thin-film deposition layer, or two or more materials may be combined to form a thin-film deposition layer.

ホログラム層1上(特に凹凸面1a上)に設けられる蒸着層の厚みは、所望の反射性、色調、デザインおよび用途等の観点から適宜に設定でき、例えば50Å〜1μmの範囲内であることが好ましく、中でも100Å〜1000Åの範囲内であることが好ましい。特に、蒸着層の透明性を優先する場合には蒸着層の厚みは200Å以下であることが好ましい一方で、蒸着層の隠蔽性を優先する場合には蒸着層の厚みは200Åを超える厚みであることが好ましい。また蒸着層の形成方法としては、蒸着層の一般的な形成方法を採用でき、例えば真空蒸着法、スパッタリング法およびイオンプレーティング法等が挙げられる。 The thickness of the thin-film deposition layer provided on the hologram layer 1 (particularly on the uneven surface 1a) can be appropriately set from the viewpoint of desired reflectivity, color tone, design, application, etc., and may be in the range of, for example, 50 Å to 1 μm. It is preferable, and above all, it is preferably in the range of 100 Å to 1000 Å. In particular, when the transparency of the thin-film deposition layer is prioritized, the thickness of the vapor-deposited layer is preferably 200 Å or less, while when the concealment of the thin-film deposition layer is prioritized, the thickness of the thin-film deposition layer exceeds 200 Å. Is preferable. Further, as a method for forming the thin-film deposition layer, a general method for forming the thin-film deposition layer can be adopted, and examples thereof include a vacuum deposition method, a sputtering method, and an ion plating method.

本発明は、上述の実施形態および変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態および変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また、上述の構成要素および/または方法以外の構成要素および/または方法を含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、上述の構成要素および/または方法のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明のある実施形態に含まれる一部の構成要素および/または方法と、本発明の他の実施形態に含まれる一部の構成要素および/または方法とを含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。したがって、上述の実施形態および変形例、および上述以外の本発明の実施形態の各々に含まれる構成要素および/または方法同士が組み合わされてもよく、そのような組み合わせに係る形態も本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。このように、本発明の技術的思想および趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲、明細書、要約書および図面に記載される各要素に対して種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, various modifications may be added to each element of the above-described embodiment and modification. In addition, embodiments that include components and / or methods other than the components and / or methods described above may also be included in the embodiments of the present invention. In addition, an embodiment of the present invention may include a form in which some of the above-mentioned components and / or methods are not included. In addition, a form including some components and / or methods included in one embodiment of the present invention and some components and / or methods included in other embodiments of the present invention is also included in the present invention. It may be included in the embodiment. Therefore, the components and / or methods included in each of the above-described embodiments and modifications and the embodiments of the present invention other than the above may be combined, and the embodiments related to such combinations are also the embodiments of the present invention. Can be included in the form. Further, the effect produced by the present invention is not limited to the above-mentioned effect, and a peculiar effect according to the specific configuration of each embodiment can be exhibited. In this way, various additions, changes and partial deletions can be made to each element described in the claims, the specification, the abstract and the drawings without departing from the technical idea and purpose of the present invention. Is.

1 ホログラム層
1a 凹凸面
2 反射層
4 基材
4a 開口部
10 ホログラム保持体
11 ホログラム構造体
21 要素素子
50 観察者
51 光源
51a 光源
51b 光源
100 光像
100a 0次回折光像
100b 1次回折光像
100c −1次回折光像
1 Hologram layer 1a Concavo-convex surface 2 Reflective layer 4 Base material 4a Opening 10 Hologram holder 11 Hologram structure 21 Element element 50 Observer 51 Light source 51a Light source 51b Light source 100 Light image 100a 0th-order diffracted light image 100b Primary diffracted light image 100c- Primary diffracted light image

Claims (6)

入射される再生光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、
前記要素素子は、凹凸面を有し、
前記要素素子についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、回折効率の極大値を有
前記1次回折光の回折効率の波長分布および前記−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの少なくとも一方が含む前記回折効率の極大値に関する半値全幅は、200nm以下である、光変調素子。
It is equipped with an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of the incident reproduced light.
The element element has an uneven surface and has an uneven surface.
At least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for the element element is a wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and a wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. at least one, have a maximum value of the diffraction efficiency,
A light modulation element having a full width at half maximum with respect to the maximum value of the diffraction efficiency included in at least one of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the first-order diffracted light.
前記要素素子についての1次回折光の回折効率の波長分布および−1次回折光の回折効率の波長分布のうちの一方が、380nm以上600nm以下となる波長帯域および780nm以上1200nm以下となる波長帯域の少なくとも一方に、前記回折効率の極大値を有し、他方が600nmよりも大きく780nmよりも小さい波長帯域に回折効率の極大値を有する請求項1に記載の光変調素子。 One of the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the primary diffracted light and the wavelength distribution of the diffraction efficiency of the -1st diffracted light for the element element is at least one of the wavelength band of 380 nm or more and 600 nm or less and the wavelength band of 780 nm or more and 1200 nm or less. The optical modulation element according to claim 1, wherein one has a maximum value of the diffraction efficiency, and the other has a maximum value of the diffraction efficiency in a wavelength band larger than 600 nm and smaller than 780 nm. 前記要素素子はフーリエ変換ホログラムである、請求項1又は2に記載の光変調素子。 The light modulation element according to claim 1 or 2 , wherein the element element is a Fourier transform hologram. 請求項1〜のいずれか一項に記載の光変調素子を備える情報記録媒体。 An information recording medium including the light modulation element according to any one of claims 1 to 3. 前記光像は、文字、記号および絵柄のうちの少なくともいずれか1つに基づく情報を表す請求項に記載の情報記録媒体。 The information recording medium according to claim 4 , wherein the optical image represents information based on at least one of characters, symbols, and patterns. 所定サイズの開口部を有する基材を更に備え、
前記光変調素子の少なくとも一部は、前記開口部に対応する位置に配置される請求項又はに記載の情報記録媒体。
Further provided with a substrate having a predetermined size opening,
The information recording medium according to claim 4 or 5 , wherein at least a part of the light modulation element is arranged at a position corresponding to the opening.
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