(57)【要約】【課題】再生光の入射角度を変化させることによって、再生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。【解決手段】光変調素子１１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る。要素素子は、凹凸面１ａを有する。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は、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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する、光変調素子。
【請求項２】
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、請求項１に記載の光変調素子。
【請求項３】
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又は２に記載の光変調素子。
【請求項４】
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、
前記要素素子への再生光の入射角度を変化させることで、前記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よりも大きくすることができる、光変調素子。
【請求項５】
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。
【請求項６】
前記要素素子はフーリエ変換ホログラムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光変調素子。
【請求項７】
請求項１〜６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。
【請求項８】
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７に記載の情報記録媒体。
【請求項９】
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７又は８に記載の情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２６５３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９４３号公報
【特許文献３】特開平０７−３２００１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
要素素子はフーリエ変換ホログラムである。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、反射型のホログラム構造体の概念図である。
【図４】図４は、透過型のホログラム構造体の概念図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】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。
【図２３】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。
【図２４】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。
【図２５】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。
【図２６】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。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】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。
【図３０】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。
【図３１】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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
［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。
【００２９】
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ＴｉＯ２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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
［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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
［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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
［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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
［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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
［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。
【００８２】
λ＝Ｎ・ｌ／（ｍＮ±１）
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
［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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
［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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
［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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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