(57)【要約】【課題】光変調素子を通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合に意図した光像が得られる光変調素子を提供する。【解決手段】光変調素子１０、１０ａは、点光源５１からの光を回折することで像を再生する要素素子２１を備え、要素素子２１は、要素素子２１が設けられた再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａが観察される位置Ｘ０以外の位置Ｘ１から、再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に観察される第１像１０１を再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源からの光を回折することで像を再生する要素素子を備え、
前記要素素子は、前記要素素子が設けられた再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源が観察される位置以外の位置から、前記再生領域を見込む角度範囲内に観察される第１像を再生する、光変調素子。
【請求項２】
前記再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源が観察される位置から、前記再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源とともに観察される第２像を更に再生する、請求項１に記載の光変調素子。
【請求項３】
前記再生領域の観察方向を表示する観察方向表示手段を更に備えた、請求項１または２に記載の光変調素子。
【請求項４】
前記観察方向表示手段は、前記第１像を観察することができる観察方向を表示する、請求項３に記載の光変調素子。
【請求項５】
前記要素素子は、計算機合成ホログラムを含み、
前記計算機合成ホログラムの作製時における前記第１像の原画像は、前記点光源が観察される位置以外の位置から前記再生領域を観察した場合に観察される前記第１像を、前記点光源が観察される位置以外の位置から前記再生領域を観察する方向に沿った方向に縮小した像となっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光変調素子。
【請求項６】
前記要素素子の一方の側に、開口部を有する遮光層が設けられ、
前記遮光層から前記要素素子に向かう側に見て、前記再生領域は、前記開口部によって区画されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光変調素子。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の光変調素子を備えた、情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を回折することで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有する情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。例えば特許文献１乃至３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、光を回折して光像を再生する光変調素子を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５３９４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２６５３５号公報
【特許文献３】特許第４７３０５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光変調素子の意匠性を向上させ、あるいは、光変調素子の偽造を困難にし、または真贋判定を容易にするため、次のような特性を有する光変調素子の実現が望まれる。すなわち、光変調素子を通常の観察位置から観察した場合には意図した光像が観察されず、通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合には意図した光像が観察される、という特性である。
【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、通常の観察位置から観察した場合には意図した光像が観察されず、通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合には意図した光像が観察される光変調素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態による光変調素子は、
点光源からの光を回折することで像を再生する要素素子を備え、
前記要素素子は、前記要素素子が設けられた再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源が観察される位置以外の位置から、前記再生領域を見込む角度範囲内に観察される第１像を再生する。
【０００７】
上述の光変調素子は、前記再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源が観察される位置から、前記再生領域を見込む角度範囲内に前記点光源とともに観察される第２像を更に再生してもよい。
【０００８】
この場合、上述の光変調素子は、当該光変調素子の観察方向を表示する観察方向表示手段を更に備えてもよい。この場合、前記観察方向表示手段は、前記第１像を観察することができる観察方向を表示してもよい。
【０００９】
また、前記要素素子は、計算機合成ホログラムを含み、
前記計算機合成ホログラムの作製時における前記第１像の原画像は、前記点光源が観察される位置以外の位置から前記再生領域を観察した場合に観察される前記第１像を、前記点光源が観察される位置以外の位置から前記再生領域を観察する方向に沿った方向に縮小した像となっていてもよい。
【００１０】
また、上述の光変調素子には、前記要素素子の一方の側に、開口部を有する遮光層が設けられ、
前記遮光層から前記要素素子に向かう側に見て、前記再生領域は、前記開口部によって区画されていてもよい。
【００１１】
あるいは、本実施の形態による情報表示媒体は、上述の光変調素子を備えている。この場合、情報記録媒体は、個人情報が記録された、ＩＤ証やパスポート（旅券）、クレジットカード等であってもよい。ＩＤ証は、例えば国民ＩＤ証、免許証、会員証、社員証および学生証などであってよい。また、本実施形態による情報記録媒体は、個人情報以外の情報が記録されたものであってもよい。例えば、紙幣や金券、商品券、その他のチケット、公的文書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であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常の観察位置から観察した場合には意図した光像が観察されず、通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合には意図した光像が観察される光変調素子を提供することができる。また、そのような光変調素子を備えた情報記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、光変調素子の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す光変調素子に光を入射させて通常の観察位置から観察した場合を説明するための正面図である。
【図３】図３は、図１に示す光変調素子に光を入射させて通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合を説明するための斜視図である。
【図４】図４は、反射型のホログラム構造体の概念図である。
【図５】図５は、透過型のホログラム構造体の概念図である。
【図６】図６は、ホログラム構造体の平面構造を示す概念図である。
【図７】図７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。
【図８】図８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。
【図９】図９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。
【図１０】図１０は、一般的な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。
【図１１】図１１は、本実施形態の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。
【図１２】図１２は、各要素素子の回折特性の一例を示すグラフである。
【図１３】図１３は、図１２に示す回折特性を有す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す図である。
【図１４】図１４は、各要素素子の回折特性の他の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本実施の形態による光変調素子において、観察位置と観察される像との関係を説明するための図である。
【図１６】図１６は、第１像および第２像の原画像を示す図である。
【図１７】図１７は、図１に対応する図であって、光変調素子の変形例を示す断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す光変調素子に光を入射させて通常の観察位置から観察した場合を説明するための正面図である。
【図１９】図１９は、図１７に示す光変調素子に光を入射させて通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１５】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や、長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１６】
図１に、本実施形態の光変調素子の断面が示されている。また、図２および図３には、それぞれ、図１に示す光変調素子の平面図および斜視図が示されている。図１は、図２に示す光変調素子のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。また、図２および図３は、それぞれ、点光源からの光が入射された光変調素子であって、通常の観察位置から見た光変調素子と、通常の観察位置とは異なる観察位置から見た光変調素子と、を示している。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態における光変調素子は、点光源からの光を回折することで像を再生する。そして、図２および図３から理解されるように、光変調素子を通常の観察位置から観察した場合には意図した光像が観察されず、通常の観察位置とは異なる観察位置から観察した場合に意図した光像が観察されるようにするための工夫がなされている。このような光変調素子は、観察者の観察位置によって光変調素子の外観に変化をもたらすことができ、光変調素子の意匠性を向上させることができる。また、通常の観察位置から観察した場合には意図した像が観察されない光変調素子は、偽造が困難である。また、そもそも、通常の観察位置からは観察されない像は気づかれにくい。したがって、例えば情報表示媒体にこのような光変調素子が設けられていれば、上記意図した像を情報表示媒体の真贋判定に用いることができる。
【００１８】
なお、以下の実施形態の光変調素子は、入射される光（入射光）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を有するホログラム保持体として構成されている。ホログラム構造体は、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入射した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。なお、このようなホログラムは、予定した入射光の波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計することが可能である。このようにして得られたホログラムは、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）とも呼ばれる。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。
【００１９】
以下の説明では、ホログラム構造体に入射させる光（入射光）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、入射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入射光の入射角度が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。また、光変調素子は、光変調素子から２０ｃｍ程度離れた位置から観察されるものとする。
【００２０】
以下、図１乃至図１６を参照して、本実施の形態の光変調素子について、さらに詳細に説明する。
【００２１】
図１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た基材４と、ホログラム層１の他方の面上に積層される反射層２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の他方の面が凹凸面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ＴｉＯ２など）を形成することにより、図１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、及び／又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。
【００２２】
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。この種のホログラム構造体１１を有する光変調素子は、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。
【００２３】
上述のようにホログラム構造体１１とホログラム構造体１１を支持する基材４とを備える図に示すホログラム保持体（光変調素子）１０は、一例として、パスポート等の情報記録媒体に好適に適用可能である。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を上記情報記録媒体の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。
【００２４】
なお、図１およびその他の図において、ホログラム保持体１０を基材４の側から見た場合にホログラム構造体１１が占める領域が、符号「２０」で示されている。以下では、この領域２０を、光像の再生に寄与する領域という意味で、「再生領域」と呼ぶ。
【００２５】
ホログラム構造体１１は、図４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５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１に示す反射層２のような入射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入射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。
【００２６】
図６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、再生光の位相を変調して光像を再生する。
【００２７】
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７および図８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７は８段タイプの凹凸面１ａを示し、図８は４段タイプの凹凸面１ａを示す。なお図７および図８には、同じ階段形状が上記段数に応じた間隔で周期的に繰り返されて成る凹凸面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、以下では、凹凸面１ａの隣り合う頂部の間隔（図７および図８に示す符号「Ｓ」参照）を、ピッチと呼ぶ。ピッチＳは、各要素素子２１の凹凸面１ａ内で一定ではなくてよく、様々な値を取り得る。
【００２８】
凹凸面１ａの画素サイズ（フーリエ変換画像の各画素に対応する各面の寸法（図７および図８に示す符合「Ｔ」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。
【００２９】
図９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９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９に示す例では、５８０ｎｍ付近の波長（図９の符合「Ｈ１」参照）を持つ光が１次回折光に関して最大回折効率Ｄｍａｘを示す。なお図９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最大回折効率を示す。
【００３０】
図１０は、一般的なホログラム構造体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１１は、本実施形態のホログラム構造体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１０および図１１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。
【００３１】
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が大きくなる。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１０に示すような虹色の光像１００を再生する。一方、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下となる波長帯域において上述の最大回折効率を有する本実施形態のホログラム構造体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１１に示すような単色の光像１００を再生する。すなわち本実施形態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１１のホログラム構造体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１００を再生する。
【００３２】
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。
【００３３】
一例として、図１２に、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７の符合「ｄ」参照）を２００ｎｍ、および最大深さ（図７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）の回折特性を示す。図１２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。
【００３４】
図１２に示す例では、各要素素子２１では、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍよりも小さい波長帯域において、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。
【００３５】
このような回折特性を有する各要素素子２１は、図１３に示すように、点光源５１に対応する光像（以下、単に「点光源」とも称する）１００ａと、１次回折光による光像１００ｂと、−１次回折光による光像１００ｃと、を含む光像１００を再生する。１次回折光による光像１００ｂは、緑色の像として再生される。また、−１次回折光による光像１００ｃは、赤色の像として再生される。
【００３６】
また、他の例として、図１４に、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７の符合「ｄ」参照）を２３４ｎｍ、および最大深さ（図７の符合「Ｄ」参照）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）の回折特性を示す。図１４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。
【００３７】
図１４に示す例では、各要素素子２１では、０次回折光の極大値を示す波長が７０２ｎｍに設定され、１次回折光の極大値を示す波長が６４２ｎｍに設定されるが、−１次回折光の極大値を示す波長は７８０ｎｍよりも大きい波長（具体的には８０２ｎｍ）に設定されている。
【００３８】
このような回折特性を有する各要素素子２１も、図１２に示す回折特性を有する要素素子２１と同様に、点光源１００ａと、１次回折光による光像１００ｂと、−１次回折光による光像１００ｃと、を含む光像１００を再生する。ただし、１次回折光による光像１００ｂが視認可能な赤色の光像として再生される一方、−１次回折光による光像１００ｃは、視認可能な光像としては再生されない。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の光像１００ｃは、可視光波長帯域内の光を多少含むため、観察者５０によっては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。
【００３９】
白色光を各要素素子２１に入射させても特定色で光像を再生することを可能とするため、各要素素子２１は、次のように形成されていることが好ましい。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における３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下となる波長帯域での最大回折効率Ｄｍａｘが、当該最大回折効率Ｄｍａｘを含む回折効率の波長分布において、２００ｎｍ以下の半値全幅ＦＷＨＭを持つ極大値を形成するように形成されていることが好ましい。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、最大回折効率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９参照）。
【００４０】
各要素素子２１がこのような回折特性を有することによって、最大回折効率Ｄｍａｘに対応する波長およびその近傍の波長の光が、他の波長帯域の光よりも効率良く回折され、再生像に寄与する。そのため、様々な波長の光を含む白色光が各要素素子２１に入射した場合であっても、各要素素子２１は、最大回折効率Ｄｍａｘに対応する波長およびその近傍の波長の光によって、白色以外の色で光像を再生する。したがって、各要素素子２１の回折特性（特に１次回折光の波長分布および−１次回折光の波長分布）を調整し、最大回折効率Ｄｍａｘに対応する波長を再生像の色に対応させることで、白色光を各要素素子２１に入射させても特定色で光像を再生することが可能になる。
【００４１】
なお各要素素子２１の凹凸面１ａは、３段階以上の異なる高さを含み、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における３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下となる波長帯域に、最大回折効率の半分以上の回折効率となる他の極大値が存在しないことが好ましい。すなわち、各要素素子２１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における３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下となる波長帯域での二番目に大きい回折効率（図９の符合「Ｈ２」参照）の極大値は、最大回折効率Ｄｍａｘの半分未満であることが好ましい。この場合、再生像における色のにじみやラインの太りを効果的に防ぐことができ、光像を高精細に再生できる。
【００４２】
ところで、以上のようなホログラム構造体１１に光を入射させた場合、点光源１００ａを中心として光像１００が再生される。また、点光源１００ａは明るく目立つ。このため、観察者５０は、再生される光像１００を、点光源１００ａと共に観察するのが通常である。すなわち、通常、観察者５０は、ホログラム構造体１１を観察する際、単にホログラム構造体１１（したがって再生領域２０）を見込むことができる位置からホログラム構造体１１を観察するだけでなく、ホログラム構造体１１（再生領域２０）を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａが観察される位置（例えば図２に示す位置Ｘ０）から観察する。このような観察位置を、以下では「通常の観察位置」とも呼ぶ。
【００４３】
ここで、ホログラム構造体１１に対する入射光の入射角度は、通常０°若しくは０°近傍の角度が想定されることが多い。これに対応して、点光源１００ａと共に光像を観察する観察者５０のホログラム構造体１１に対する観察角度（通常の観察角度）も、通常０°（すなわちホログラム構造体１１の入射面の法線方向に沿った角度）若しくは０°に比較的近い角度となる。一方、観察者５０がホログラム構造体１１を上記通常の観察位置以外の位置（すなわち、ホログラム構造体１１（再生領域２０）を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａが観察される位置以外の位置（例えば図３に示す位置Ｘ１））から観察した場合、そのホログラム構造体１１に対する観察角度は、上記通常の観察角度よりも大きくなる。
【００４４】
以上を考慮して、図１５に示すように、図示のホログラム保持体１０では、ホログラム構造体１１（再生領域２０）を、通常の観察位置Ｘ０からホログラム保持体１０を観察した場合には意図した光像である第１像１０１は観察されないが、通常の観察位置Ｘ０以外の観察位置Ｘ１から観察した場合には第１像１０１が観察されるようになっている。更に、図示の例では、通常の観察位置Ｘ０からホログラム保持体１０を観察した場合には光源１００ａと共に第２像１０２が観察され、通常の観察位置Ｘ０以外の観察位置Ｘ１から観察した場合には第２像１０２が観察されないようになっている。
【００４５】
具体的には、まず、図１６に示すように、第１像１０１の原画像である第１原画像２０１および第２像１０２の原画像である第２原画像２０２を含む原画２００を作製する。このとき、通常の観察位置Ｘ０から観察した場合に観察される第２像１０２の原画像である第２原画像２０２を、この原画２００の中央に配置し、通常の観察位置Ｘ０から観察した場合には観察されない第１像１０１の原画像である第１原画像２０１を、原画２００の中央から離れた位置に配置する。原画２００の中央に対する第１原画像２０１の位置は、第１像１０１を観察する位置として意図された観察位置（例えば図３に示す観察位置Ｘ１）からホログラム構造体１１を観察した場合の観察角度に基づいて決定される。そして、作製された原画２００を元に、計算機合成により、ホログラム構造体１１を構成する各要素素子２１を作製する。このようにして得られたホログラム構造体１１は、図１５に示すように、原画２００の中央に配置された第２原画像２０２を再生する光Ｌ２よりも、原画２００の中央から離れた位置に配置された第１原画像２０１を再生する光Ｌ１を、大きな角度で回折する。しがたって、ホログラム構造体１１に点光源等から光を入射させると、第２像１０２を再生する光Ｌ２は、ホログラム構造体１１を通常の観察位置Ｘ０から観察する観察者５０の目に向かう。その一方で、第１像１０１を再生する光Ｌ１は、通常の観察位置Ｘ０から観察する観察者５０の目に向かわず、通常の観察位置Ｘ０から外れた位置（図示の例では観察位置Ｘ１）に向かう。
【００４６】
なお、原画２００の中央から離れた領域にも再生すべき画像が存在すると、この原画２００を元に作製される各要素素子２１の凹凸面１ａのピッチＳが、全体として小さくなる。より詳細には、１ピッチ当たりの平均の画素数が減る。このことにより、ホログラム構造体１１において第２原画像２０２を再生する光よりも第１原画像２０１を再生する光が大きな角度で回折される。
【００４７】
なお、画素サイズＴを小さくすることによっても、凹凸面１ａのピッチＳを小さくすることができる。したがって、第１原画像２０１を原画２００の中央近傍に配置しても、この原画２００を元に作製される凹凸面１ａの画素サイズＴを小さくしてピッチＳを小さくすれば、第１原画像２０１を再生する光を、通常の観察位置Ｘ０から外れた位置に向けることができる。
【００４８】
上述のように各要素素子２１を設計することにより、通常の観察位置Ｘ０から観察した場合は第１像１０１が観察されずに第２像１０２のみが観察され、通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１から観察した場合は第１像１０１を観察可能なホログラム構造体１１を実現することができる。
【００４９】
なお、上述のように、第１像１０１は通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１から観察されることが意図されている。この場合、図３および図１６から理解されるように、第１像１０１は、第１原画像２０１が観察位置Ｘ１からホログラム構造体１１（再生領域２０）を観察する方向に沿った方向ＤＬに引き伸ばされた像、として観察される。したがって、図１６に示すように、第１原画像２０１は、上記観察位置Ｘ１からホログラム構造体１１（再生領域２０）を観察した場合に観察される第１像１０１として意図された像（図３参照）を、上記方向ＤＬに縮小した像となっている。
【００５０】
さらに、図示の例では、ホログラム保持体１０には、再生領域２０の観察方向を表示する観察方向表示手段１５が設けられている。図１に示す例では、観察方向表示手段１５は、遮光層３０に印刷により設けられた矢印のマークであるが、これに限られない。例えばレンチキュラーレンズ等を利用して観察方向を表示するものであってもよい。例えば、観察方向表示手段１５は、ホログラム保持体１０に印刷層を設け、さらに当該印刷層上にレンチキュラーレンズを配置することによって作製することができる。この場合、印刷層には、レンチキュラーレンズを通して観察すると、観察角度によって異なる印象（色味や絵柄、鮮明さ等）を与えるように設計された画像を印刷する。このような観察方向表示手段１５によれば、レンチキュラーレンズを通して上記画像を観察した場合に把握される印象の観察角度による変化によって、特定の観察方向（観察位置）を示すことができる。すなわち、例えば、第１像１０１を観察可能な観察位置Ｘ１から観察方向表示手段１５を観察するとレンチキュラーレンズを通して上記画像から特定の印象が把握されるようにすることで、観察方向表示手段１５は上記観察位置Ｘ１を示すことができる。また、観察方向表示手段１５は、以下の方法によっても作製可能である。すなわち、ホログラム保持体１０にレーザー発色層を設け、当該レーザー発色層上にレンチキュラーレンズを配置する。そして、上記レーザー発色層に対し、特定の方向からレンチキュラーレンズを通してレーザー光を入射させて、レーザー発色層にレーザーマーキングによる印を施す。このようにして作製された観察方向表示手段１５は、レーザー光の入射方向と一致する方向から観察した場合に、上記レーザー発色層に施された印を鮮明に観察することができる。したがって、例えばレーザー光の入射方向と、第１像１０１を観察可能な観察位置Ｘ１から再生領域２０を観察する方向と、を一致させることで、観察方向表示手段１５を上記観察位置Ｘ１から観察すると、レーザー発色層に施された印が最も鮮明に観察されるようになる。すなわち、観察方向表示手段１５は、観察方向の変化によるレーザー発色層の印の鮮明度の変化によって、上記観察位置Ｘ１を示すことができる。
【００５１】
また、図１に示す例では、観察方向表示手段１５は、第１像１０１を観察することができる観察方向を表示している。このような観察方向表示手段１５により、観察位置が通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１となるように、観察者５０を誘導することができる。この結果、観察者５０は第１像１０１を見つけることが容易になる。なお、観察者５０が第１像１０１を容易に見つけることを防止したい場合は、観察方向表示手段１５は、第２像１０２を観察することができる観察方向を表示するものであってもよい。この場合、観察方向表示手段１５により、観察位置が通常の観察位置Ｘ０となるように（したがって観察位置が通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１とはならないように）、観察者５０を誘導することができる。
【００５２】
なお、上述のように、点光源５１からの光をホログラム構造体１１（再生領域２０）に入射させた場合に、点光源１００ａおよび第２像１０２以外に第１像１０１が再生されることにより、点光源１００ａの光および第２像１０２を再生する光Ｌ２の光量を低減させることができる。また、第１像１０１を再生する光Ｌ１の回折角を大きくすることにより、第１像１０１を再生する光Ｌ１が通常の観察位置Ｘ０から観察する観察者５０の目に向かうことのないようにしている。これにより、通常の観察位置Ｘ０からホログラム構造体１１（再生領域２０）を観察する観察者５０が、点光源１００ａの光および第２像１０２を再生する光Ｌ２を受けて感じる眩しさを低減させることができる。
【００５３】
［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４参照）および透過型のホログラム構造体１１（図５参照）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。
【００５４】
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）。
【００５５】
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８参照）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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ＴｉＯ２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。
【００５８】
［凹凸面の深さ］
一例として、反射型ホログラム構造体１１において、ホログラム層１の屈折率が１．５であり、凹凸面１ａの１段当たりの深さ（図７および図８の符合「ｄ」参照）が１１０ｎｍの場合、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上述の最大回折効率を示し、青色の光像を再生する。
【００５９】
他の例として、反射型のホログラム構造体１１において、ホログラム層１の屈折率が１．５であり、凹凸面１ａが８段の深さ構造を有し、１段当たりの深さが１３０ｎｍの場合、ホログラム構造体１１は青色の光像を再生する。また透過型のホログラム構造体１１において、ホログラム層１の屈折率が１．５であり、凹凸面１ａが４段の深さ構造を有し、１段当たりの深さが６６０ｎｍの場合、ホログラム構造体１１は青色の光像を再生する。また反射型のホログラム構造体１１において、ホログラム層１の屈折率が１．５であり、凹凸面１ａが８段の深さ構造を有し、１段当たりの深さが２３０ｎｍの場合、ホログラム構造体１１は赤色の光像を再生する。また反射型のホログラム構造体１１において、ホログラム層１の屈折率が１．５であり、凹凸面１ａが６段の深さ構造を有し、１段当たりの深さが２２０ｎｍの場合、ホログラム構造体１１は緑色の光像を再生する。
【００６０】
なお上述の透過型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。
【００６１】
［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。
【００６２】
λ＝Ｎ・ｌ／（ｍＮ±１）
【００６３】
上述のように本実施形態のホログラム構造体１１は、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。これは、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つのみ有する場合に実現可能である。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。
【００６４】
以上のような実施形態によれば、光変調素子１０は、点光源５１からの光を回折することで像を再生する要素素子２１を備えている。要素素子２１は、要素素子２１が設けられた再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａが観察される位置Ｘ０以外の位置Ｘ１から、再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に観察される第１像１０１を再生する。このような光変調素子１０は、通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１から観察した場合に意図した光像である第１像１０１が観察されるため、光変調素子１０の意匠性を向上させることができる。また、このような光変調素子１０は、偽造が困難である。また、そもそも通常の観察位置Ｘ０から観察されない第１像１０１は気づかれにくいので、第１像１０１を光変調素子１０の真贋判定に利用することができる。
【００６５】
また、上記実施形態による光変調素子１０は、再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａが観察される位置Ｘ０から、再生領域２０を見込む角度範囲Ｒ内に点光源１００ａとともに観察される第２像１０２を更に再生する。このような光変調素子１０は、通常の観察位置Ｘ０から再生領域２０を観察した場合に第２像１０２が観察され、通常の観察位置Ｘ０とは異なる観察位置Ｘ１から再生領域２０を観察した場合に第１像１０１が観察される。したがって、観察位置を変えることにより、光変調素子１０において観察される光像に変化をもたらすことができる。したがって、光変調素子１０の意匠性を向上させることができる。あるいは、通常の観察位置Ｘ０から再生領域２０を観察した場合に光像（第２像１０２）が観察されるため、第１像１０１がさらに気づかれにくくなる。さらに、点光源１００ａおよび第２像１０２の他に第１像１０１が再生されることにより、点光源１００ａの光および第２像１０２を再生する光Ｌ２の光量を低減させることができる。この結果、通常の観察位置Ｘ０から再生領域２０を観察した場合に、観察者５０が点光源１００ａおよび第２像１０２の光Ｌ２を受けて感じる眩しさを低減させることができる。
【００６６】
また、上記実施形態による光変調素子１０は、再生領域２０の観察方向を表示する観察方向表示手段１５を更に備えている。具体的には、観察方向表示手段１５は、第１像１０１を観察することができる観察方向を表示する。この場合、観察位置が第１像１０１を観察可能な観察位置Ｘ１となるように、観察者５０を誘導することができる。この結果、観察者５０は、第１像１０１を容易に見つけることができる。なお、観察方向表示手段１５は、第２像１０２を観察することができる観察方向を表示するものであってもよい。この場合、観察位置が通常の観察位置Ｘ０になるように（したがって観察位置が通常の観察位置Ｘ０以外の観察位置Ｘ１とならないように）、観察者５０を誘導することができる。この結果、観察者５０が第１像１０１を容易に見つけることを防止することができる。
【００６７】
また、上記実施形態による光変調素子１０において、要素素子２１は、計算機合成ホログラムを含み、計算機合成ホログラムの作製時における第１像１０１の原画像２０１は、点光源１００ａが観察される位置Ｘ０以外の位置Ｘ１から再生領域２０を観察した場合に観察される第１像１０１を、点光源１００ａが観察される位置Ｘ０以外の位置Ｘ１から再生領域２０を観察する方向に沿った方向ＤＬに縮小した像となっている。この場合、通常の観察位置Ｘ０以外の観察位置Ｘ１から再生領域２０を観察した場合に観察される第１像１０１を、意図した形状の像にすることができる。
【００６８】
［変形例］
なお、上述してきた一実施形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、上述した実施形態の変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００６９】
図１７に、変形例におけるホログラム保持体１０ａの断面を示す。また、図１８および図１９に、それぞれ、図１７に示すホログラム保持体１０ａの正面図および斜視図を示す。図１７は、図１８に示すホログラム保持体１０ａのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す。また、図１８および図１９は、それぞれ、点光源からの光が入射されたホログラム保持体１０ａであって、通常の観察位置から見たホログラム保持体１０ａと、通常の観察位置とは異なる観察位置から見たホログラム保持体１０ａと、を示している。
【００７０】
図１７に示すホログラム保持体１０ａは、図１に示すホログラム保持体と比較して、基材４やホログラム層１、反射層２が大きく、ホログラム構造体１１がホログラム層１の一部の領域にのみ形成されている点で異なっている。すなわち、再生領域２０が、ホログラム保持体１０ａの一部の領域のみを占めている点で異なっている。また、ホログラム保持体１０ａの一側に（したがってホログラム構造体１１の一側に）遮光層３０が設けられている点で異なっている。また、再生領域２０に、印刷等により図柄２５が設けられている点で異なっている。他の構成は、図１に示すホログラム保持体１０と略同一である。
【００７１】
まず、再生領域２０に、印刷等で図柄２５が設けられていることにより、観察者５０は、ホログラム構造体１１により再生される光像１０１、１０２を図柄２５と共に観察することができる。これにより、ホログラム保持体１０ａの意匠性が向上する。なお、このような図柄２５は、再生領域２０の周囲の領域に（例えば後述する遮光層３０上に）設けられてもよい。
【００７２】
次に、遮光層３０について説明する。遮光層３０は、光の透過を規制するものであり、図１７ａに示すホログラム保持体１０ａにおいて、基材４の一方の面上に設けられている。遮光層３０は、印刷により基材４上に形成されてもよい。あるいは、遮光層３０として、紙や樹脂、金属、合成繊維等により形成されたシート状の部材が、基材４に隣接して配置されてもよい。遮光層３０は、開口部３０ａを有している。そして、ホログラム保持体１０ａを遮光層３０からホログラム構造体１１に向かう方向に見た場合、再生領域２０は、開口部３０ａによって区画されている。すなわち、遮光層３０は、基材４の再生領域２０以外の領域（ホログラム構造体１１と重なる領域以外の領域）を覆っている。なお、図１７に示すように、開口部３０ａ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３０ａ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。
【００７３】
なお、図１７に示すホログラム保持体１０ａにおいて、遮光層３０が設けられていない場合、通常の観察位置Ｘ０以外の観察位置Ｘ１からホログラム保持体１０ａを観察しても、ホログラム保持体１０ａを介して点光源１００ａが観察されてしまう。このことを考慮して、図１７に示すホログラム保持体１０ａにおいては、遮光層３０およびその開口部３０ａにより、観察者５０がホログラム保持体１０ａを介して点光源１００ａを観察可能な観察位置の範囲を制限している。
【００７４】
なお、透明基材４の一方の側に遮光層３０をさらに積層する代わりに、基材４として遮光性の基材が用いられてもよい。その場合、例えば、基材４のホログラム構造体１１と重なる領域に開口部４ａを形成し、この開口部４ａによって再生領域２０を区画してもよい。なお、この開口部４ａには、遮光層３０の開口部３０ａと同様、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。
【００７５】
［用途］
上述のホログラム構造体１１およびホログラム保持体（光変調素子）１０、１０ａ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を適用可能である。ホログラム保持体１０、１０ａを情報記録媒体やその他の媒体に適用する場合、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を応用することが可能であり、これらの媒体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、１０ａにおいて、ホログラム構造体１１を保持する基材（図１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。
【００７６】
また、上述のホログラム保持体１０、１０ａに対して本発明に係るホログラム構造体１１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、１０ａ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、本発明に係るホログラム構造体１１を任意の物（すなわちホログラム保持体１０、１０ａ）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、１０ａ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、１０ａに対してホログラム構造体１１を付加的に設けてもよい。
【００７７】
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。
【００７８】
［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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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透明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。
【００８７】
［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６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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１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、もしくは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ＴｉＯ２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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【符号の説明】
【００９２】
１  ホログラム層
１ａ  凹凸面
２  反射層
４  基材
１０、１０ａ  ホログラム保持体
１１  ホログラム構造体
１５  観察方向表示手段
２１  要素素子
５０  観察者
５１、５１ａ、５１ｂ  点光源
１００  光像
１００ａ  点光源
１００ｂ  １次回折光像
１００ｃ  −１次回折光像
１０１  第１像
１０２  第２像
２０１  第１原画像
２０２  第２原画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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