CN111095128A - 光调制元件和信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

提供光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质，该光调制元件能够以不设置选择性地透过或反射特定波段的层的方式，在入射有白色光的情况下，用除了彩虹色以外的特定颜色再现光像。此外，提供光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质，该光调制元件能够减少0级衍射光的影响而鲜明地再现期望的光像。光调制元件具有通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像的要素元件，要素元件具有凹凸面。关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和‑1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率Dmax在包含该最大衍射效率Dmax的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽FWHM的极大值。

Description

光调制元件和信息记录介质
技术领域
本发明涉及对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像的光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质。
背景技术
作为可再现原图像的全息图等光调制元件，提出有各种类型的光调制元件。
例如，专利文献1公开在对原图像进行傅立叶变换之后进行二值化而输出到膜上的振幅调制型光调制元件。此外，专利文献2～4公开具有凹凸图案的相位调制型光调制元件。这些专利文献1～4的光调制元件为观察者与光源隔着光调制元件存在于相反侧的透过型光调制元件，但是，还已知有观察者与光源相对于光调制元件存在于相同侧的反射型光调制元件(例如，参照专利文献5)。
除以此外，例如，专利文献6和专利文献2还公开遍及可见光波段整体地衍射光来再现光像的光调制元件。此外，专利文献7公开设置成使得形成有可机械地读取记录信息的第1光衍射构造的区域与形成有能够以目视的方式读取记录信息的第2光衍射构造的区域不重叠的光调制元件(信息记录介质)。此外，专利文献8公开通过将再现原图像图案的明部与再现像区域的中心重叠来使成为观察障碍的0级衍射光的斑点光不明显的光调制元件。
此外，例如，专利文献2和专利文献6公开具有凹凸图案的、遍及可见光波段整体地衍射光并再现光像的光调制元件。此外，专利文献7公开设置成使得形成有可机械地读取记录信息的第1光衍射构造的区域与形成有能够以目视的方式读取记录信息的第2光衍射构造的区域不重叠的光调制元件(信息记录介质)。
此外，例如，如专利文献1和专利文献5所记载的那样，已知有全息图等能够对入射光进行衍射而通过衍射光再现原图像的光调制元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-282870号公报
专利文献2：日本特开2004-126535号公报
专利文献3：日本特开2007-183336号公报
专利文献4：日本特开平07-290264号公报
专利文献5：日本特开2017-37272号公报
专利文献6：日本特开平10-153943号公报
专利文献7：日本特开平07-320014号公报
专利文献8：日本特开2004-126536号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，现有的光调制元件未能始终再现单个具体的期望光像。
例如，在专利文献1的振幅调制型光调制元件中，可再现的光像限定为由0级衍射光形成的光像和以该0级衍射光的光像为中心呈点对称地再现的光像。因此，专利文献1的振幅调制型光调制元件例如无法在以0级衍射光的光像为中心的一侧和另一侧再现相互不同的图案的光像或者在0级衍射光的光像的周围大大地再现单一的图案的光像。另一方面，专利文献2的相位调制型光调制元件通过设由凹凸图案引起的光路长度差为三种以上，能够在以0级衍射光的光像为中心的一侧和另一侧再现相互不同的图案或者在0级衍射光的光像的周围大大地再现单一的图案。但是，在利用专利文献2的光调制元件再现的光像中，0级衍射光对于入射到光调制元件的再现光的比例非常低，因此，在通过光调制元件观察周围的情况下，会模糊地观察到场景。
此外，专利文献1～7的光调制元件均遍及可见光波段的整体且几乎没有遗漏地衍射光，因此，在入射有作为一般的环境光的白色光的情况下，对该白色光进行分光而按照每个波长在不同的位置处再现光像，可整体上再现彩虹色的光像。在以这样的方式以彩虹色再现光像的情况下，各种线(例如，轮廓线)较粗，因此，再现像的视觉辨认性较差，无法高精细地再现期望的光像。此外，当再现像的颜色限定于彩虹色时，无法将以特定颜色(例如，红、蓝等单色)再现光像，无法通过特定颜色给予观察者特定的印象。
另外，作为以特定颜色再现光像的方法，考虑仅使特定波段的光入射到光调制元件，或者将仅使特定波段的光选择性地透过的滤色器等滤波层附加于光调制元件。但是，在仅使特定波段的光入射到光调制元件的情况下，可使用的光源受限，因此，光调制元件的用途非常有限。此外，在设置滤波层的情况下，制造成本增加，并且通过光调制元件观察的场景的颜色限定为特定波段的颜色，因此，给观察者带来不舒适感。
此外，专利文献7设置有衍射两种波长的第1光衍射构造和第2光衍射构造，但是，第1光衍射构造再现可机械地读取的记录信息，与此相对，第2光衍射构造再现可通过目视读取的记录信息。因此，专利文献7的光调制元件也与上述的其他文献同样，在入射有白色光的情况下，无法以可视觉辨认的方式再现具有期望的特定颜色的光像，观察像的视觉辨认性不一定较好。此外，在专利文献7的光调制元件中设置有两种光衍射构造，但是，还期望能够通过单一种类的光衍射构造适当地衍射两种以上的波段的光的光调制元件。
此外，专利文献8的光调制元件将0级衍射光的斑点光与再现原图像图案的明部重叠以使成为观察障碍的0级衍射光的斑点光不明显，但是，当与1级衍射光进行比较时，0级衍射光的亮度较高。因此，即使使用专利文献8的光调制元件，在再现像中，0级衍射光的斑点光也依然明显，0级衍射光有可能使再现像的视觉辨认性恶化。此外，在可再现0级衍射光的斑点光的位置处不存在再现原图像图案的明部的情况下，无法利用再现像图案隐藏0级衍射光的斑点光。
如上所述，现有的光调制元件不一定适当地再现具有期望的视觉辨认性的光像。特别是，如下的光调制元件的期望和需求非常高：能够使用一般所通用的白色光作为再现光，能够在不设计原图像的情况下高视觉辨认性地再现期望的光像。这样的视觉辨认性优异的再现像不仅适于设计用途，还适于真伪判定等安全用途。特别是，在安全用途中通过设备认证再现像的情况下，通过抑制0级衍射光的影响而利用其他衍射光鲜明地再现期望的光像，能够提高认证精度并提供可靠性优异的安全性能。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质，该光调制元件能够以不设置选择性地透过或反射特定波段的层的方式，在入射有白色光的情况下，以除了彩虹色以外的特定颜色(即，特定波段的光)再现光像。此外，另一个目的在于提供具有能够减少0级衍射光的影响而鲜明地再现期望的光像的光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质。
此外，专利文献2和专利文献6的光调制元件均遍及可见光波段的整体且几乎没有遗漏地衍射光，因此，在入射有作为一般的环境光的白色光的情况下，对该白色光进行分光而按照每个波长在不同的位置处再现光像，可整体上再现彩虹色的光像。在以这样的方式以彩虹色再现光像的情况下，各种线(例如，轮廓线)较粗，因此，再现像的视觉辨认性较差，无法高精细地再现期望的光像。此外，当再现像的颜色限定于彩虹色时，无法将以特定颜色(例如，红、蓝等单色)再现光像，无法通过特定颜色给予观察者特定的印象。
另外，作为以特定颜色再现光像的方法，考虑仅使特定波段的光入射到光调制元件，或者将仅使特定波段的光选择性地透过的滤色器等滤波层附加于光调制元件。但是，在仅使特定波段的光入射到光调制元件的情况下，可使用的光源受限，因此，光调制元件的用途非常有限。此外，在设置滤波层的情况下，制造成本增加，并且通过光调制元件观察的场景的颜色限定为特定波段的颜色，因此，给观察者带来不舒适感。
此外，专利文献7设置有衍射两种波长的第1光衍射构造和第2光衍射构造，但是，第1光衍射构造再现可机械地读取的记录信息，与此相对，第2光衍射构造再现可通过目视读取的记录信息。因此，专利文献7的光调制元件也与上述的其他文献同样，在入射有白色光的情况下，无法以可视觉辨认的方式再现具有期望的特定颜色的光像，观察像的视觉辨认性不一定好。
如上所述，现有的光调制元件不一定适当地再现具有期望的视觉辨认性的光像。特别是，如下的光调制元件的期望和需求非常高：能够使用一般所通用的白色光作为再现光，能够在不设计原图像的情况下高视觉辨认性地再现期望的光像。这样的视觉辨认性优异的再现像不仅适于设计用途，还适于真伪判定等安全用途。
特别是，用于判定真伪的光调制元件中要求使得观察者能够通过观察再现像来简单且准确地判定真伪。作为这样的真伪判定方法，可举出如下方法：通过使再现光对于光调制元件的入射角度发生变化，根据再现像是否示出可容易地视觉辨认的规定变化来判定真伪。作为这样的再现像的变化，存在各种方式，但是，特别是，认为使再现像的至少一部分与再现光的入射角度的变化对应地在可视觉辨认的状态与难以视觉辨认的状态(或者无法完全的视觉辨认的状态)之间推移的方式是非常有效的。
但是，现有的全息图等光调制元件无法实现这样的再现像的变化。此外，自身未考虑通过将实现这样的再现像的变化的光调制元件用于真伪判定等安全用途来提供可靠性优异的安全性能。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够使通过使再现光的入射角度发生变化来使再现的光像的至少一部分在可视觉辨认的状态与难以视觉辨认的状态(或者不可视觉辨认的状态)之间推移的光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质。
但是，作为利用光调制元件再现的光像的观察方法，存在以下的两种方法。一个方法是反射观察，在该反射观察中，将光源相对于光调制元件配置于与观察者相同的一侧，观察者能够观察被光调制元件反射的光。另一个方法是透过观察，在该透过观察中，将光源相对于光调制元件配置于与观察者相反的一侧，观察者观察在光调制元件中透过的光。
通常，在光调制元件中，通过反射观察和透过观察都可再现并观察相同的光像。在该情况下，有时会违反意图地观察到再现像。例如，在与反射型全息构造体重叠地使用光调制元件的情况下，以重叠的方式观察到在反射型全息构造体中生成的光像与在光调制元件中生成的再现像。这样，在使光调制元件与反射型全息构造体重叠的情况下，难以仅观察在反射型全息构造体中生成的光像。此外，作为其他问题，例如，存在如下问题：在使用在光调制元件中生成的再现像作为安全用途的隐藏信息(所谓秘密信息)的情况下，通过反射观察和透过观察都可观察到该光像，因此能够容易地发现隐藏信息。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够通过反射观察来观察再现像但无法通过透过观察来观察再现像的光调制元件。或者，本发明的目的在于提供一种能够通过透过观察来观察再现像但无法通过反射观察来观察再现像的光调制元件。或者，本发明的目的在于提供一种能够通过反射观察和透过观察来观察不同的再现像的光调制元件。
用于解决问题的手段
本发明的一方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在包含该最大衍射效率的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
也可以，要素元件的凹凸面包含3个阶段以上的不同高度，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
也可以，设置有至少两种以上的要素元件，至少两种以上的要素元件的表示最大衍射效率的波长相互不同。
也可以，光调制元件包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有包含第1类型的要素元件的要素元件，在第2区域中配置有包含第2类型的要素元件的要素元件，表示关于第1类型的要素元件的最大衍射效率的波长与表示关于第2类型的要素元件的最大衍射效率的波长不同，配置于第1区域的要素元件所再现的光像与配置于第2区域的要素元件所再现的光像具有形状的关联性。
也可以，最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在该另一方的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
也可以，最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布双方中。
也可以，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的示出最大衍射效率的波长与1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中的示出最大衍射效率的波长之差为100nm以下。
也可以，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为该一方的衍射效率的波长分布中的最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段处不存在该另一方的衍射效率的波长分布中的作为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
也可以，光调制元件包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有第1类型的要素元件，在第2区域中配置有第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件的1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置与利用第2类型的要素元件的1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置相反。
也可以，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠。
也可以，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠。
也可以，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠。
也可以，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。
也可以，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
也可以，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方在456nm以上且663nm以下的波段处具有衍射效率的极大值。
也可以，关于要素元件的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的456nm以上且663nm以下的波段处的最大衍射效率小于关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方的456nm以上且663nm以下的波段所包含的极大值的25％。
也可以，光调制元件包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有第1类型的要素元件，在第2区域中配置有第2类型的要素元件，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像存在关联性的形状，关于第1类型的要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得，关于第2类型的要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以比421nm大并且比697nm小的波长获得。
本发明的其他方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面，要素元件利用包含第1波长的光的光再现第1光像，利用包含与第1波长不同的第2波长的光的光再现与第1光像呈点对称的第2光像。
也可以，第1光像和第2光像的一方再现为红色。
也可以，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在一方的衍射效率的波长分布中的680nm以上且780nm以下的波段处形成极大值。
也可以，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的另一方中的最大衍射效率在该另一方的衍射效率的波长分布中的比680nm小的波段处形成极大值。
也可以，在一方的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的极大值。
本发明的其他方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。
也可以，要素元件为傅立叶变换全息图。
本发明的其他方式涉及信息记录介质，该信息记录介质具有上述任意一个光调制元件。
也可以，光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息。
也可以，信息记录介质还具有基材，该基材具有规定尺寸的开口部，光调制元件的至少一部分配置于与开口部对应的位置。
本发明的其他方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方处具有衍射效率的极大值。
也可以，与1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方所包含的衍射效率的极大值相关的半值全宽为200nm以下。
也可以，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方处具有衍射效率的极大值，另一方在比600nm大且小于780nm波段处具有衍射效率的极大值。
本发明的其他方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，能够使再现光像的光的波段比380nm小或比780nm小。
本发明的其他方式涉及一种光调制元件，其中，该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，能够使光像不可见。
要素元件为傅立叶变换全息图。
本发明的其他方式涉及信息记录介质，该信息记录介质具有上述任意一个光调制元件。
也可以，光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息。
也可以，信息记录介质还具有基材，该基材具有规定尺寸的开口部，光调制元件的至少一部分配置于与开口部对应的位置。
此外，其他方式(以下，也称作“第1方式”)的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对入射光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有凹凸面，
关于所述要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于所述要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
或者，其他方式(以下，也称作“第2方式”)的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对入射光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面，
关于所述要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于所述要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
也可以，在第1方式和第2方式的光调制元件中，所述要素元件构成为傅立叶变换全息图。
或者，其他方式(以下，也称作“第3方式”)的光调制元件具有第1要素元件和第2要素元件，该第1要素元件和第2要素元件通过对入射光的相位进行调制来再现光像，
所述第1要素元件具有凹凸面，所述第2要素元件具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面，
关于所述第1要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于所述第1要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下，
关于所述第2要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于所述第2要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
也可以，在第3方式的光调制元件中，所述第1要素元件和所述第2要素元件构成为傅立叶变换全息图。
此外，也可以，在第3方式的光调制元件中，关于所述第1要素元件的基于反射的1级衍射光或基于反射的-1级衍射光的光像与关于所述第2要素元件的基于透过的1级衍射光或基于透过的-1级衍射光的光像不同。
此外，也可以，在第3方式的光调制元件中，所述第1要素元件和所述第2要素元件在同一平面上并列配置。
或者，也可以，在第3方式的光调制元件中，所述第1要素元件和所述第2要素元件配置成在所述光调制元件的厚度方向上排列。
发明效果
根据本公开，可以提供光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质，该光调制元件能够以不设置选择性地透过或反射特定波段的层的方式，在入射有白色光的情况下，以除了彩虹色以外的特定颜色再现光像。此外，可以提供能够减少0级衍射光的影响而鲜明地再现期望的光像的光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质。
根据本公开，可以提供能够通过使再现光的入射角度发生变化来使所再现的光像的至少一部分在可视觉辨认的状态与难以视觉辨认的状态(或者完全不可视觉辨认的状态)之间推移的光调制元件和具有这样的光调制元件的信息记录介质。
根据本公开，可以提供能够通过反射观察来观察再现像但无法通过透过观察来观察再现像的光调制元件。或者，根据本公开，可以提供能够通过透过观察来观察再现像但无法通过反射观察来观察再现像的光调制元件。或者，根据本公开，可以提供能够通过反射观察和透过观察来观察不同的再现像的光调制元件。
附图说明
图1是示出全息保持体的典型例的示意性俯视图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是反射型全息构造体的示意图。
图4是透过型全息构造体的示意图。
图5是示出全息构造体的俯视构造的示意图。
图6是示出凹凸面的梯构造的一例的概略的要素元件的剖视图。
图7是示出凹凸面的梯构造的其他例的概略的要素元件的剖视图。
图8是示出各要素元件的1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图9是用于说明利用全息构造体再现的光像的示意图。
图10是用于说明利用全息构造体再现的光像的示意图。
图11是用于说明利用全息构造体再现的光像的示意图。
图12是用于说明利用全息构造体再现的光像的示意图。
图13是示出第1例示方式的变形例1-1的透过型全息构造体的俯视构造的一例的示意图。
图14是用于说明利用图13的透过型全息构造体再现的光像的示意图。
图15是示出第1例示方式的变形例1-1的透过型全息构造体的俯视构造的其他例的示意图。
图16是用于说明利用图15的透过型全息构造体再现的光像的示意图。
图17是用于说明利用第1例示方式的变形例1-1的透过型全息构造体的其他例再现的光像的示意图。
图18A是用于说明利用第1例示方式的变形例1-2的全息构造体的一例再现的光像的示意图，示出通过第1区域再现的光像。
图18B示出通过图18A的全息构造体的第2区域再现的光像。
图19A是用于说明利用第1例示方式的变形例1-2的全息构造体的其他例再现的光像的示意图，示出通过第1区域再现的光像。
图19B示出通过图19A的全息构造体的第2区域再现的光像。
图20是示出第1例示方式的第1-2实施方式的反射型全息构造体的一例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图。
图21示出利用具有图20所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图22是示出第1例示方式的第1-2实施方式的反射型全息构造体的其他例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图。
图23表示利用具有图22所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图24是示出第1例示方式的第1-2实施方式的反射型全息构造体的其他例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图。
图25示出利用具有图24所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图26是示出第1例示方式的第1-2实施方式的反射型全息构造体的其他例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图。
图27示出利用具有图26所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图28A是示出利用第1例示方式的变形例2-1的全息构造体再现的基于1级衍射光的光像b的一例的图。
图28B是示出利用变形例2-1的全息构造体再现的基于1级衍射光的光像b的一例的图。
图29是示意性示出第1例示方式的变形例2-1的全息构造体的俯视构造和利用该全息构造体再现的光像的图。
图30是示出第1例示方式的变形例2-2的透过型全息构造体的俯视构造的一例的示意图。
图31A是用于说明利用图30的透过型全息构造体再现的光像的一例的示意图，示出利用第1要素元件再现的光像。
图31B示出利用图30的全息构造体的第2要素元件再现的光像。
图31C示出通过将图31A所示的光像与图31B所示的光像重叠来再现的光像。
图32A是用于说明第1例示方式的变形例2-2的透过型利用全息构造体再现的光像的其他例的示意图，示出利用第1要素元件再现的光像。
图32B示出利用图32A的全息构造体的第2要素元件再现的光像。
图32C示出通过将图32A所示的光像与图32B所示的光像重叠来再现的光像。
图33是示出第1例示方式的变形例2-3的反射型全息构造体的一例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图，特别示出再现光的入射角度为0°的情况。
图34示出在再现光的入射角度为0°的情况下利用具有图33所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图35是示出图33的全息构造体的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图，特别示出再现光的入射角度为30°的情况。
图36示出在再现光的入射角度为30°的情况下利用具有图35所示的特性的全息构造体再现的光像的例子。
图37是示出光的波长(横轴)与光谱光视效率(纵轴)的关系的曲线图。
图38是示出一般的全息构造体的波长(横轴)与衍射效率(纵轴)的关系的一例的图。
图39是示出利用具有图38的衍射特性的全息构造体再现的光像的一例的图。
图40是示出第1例示方式的第1-3实施方式的全息构造体的波长(横轴)与衍射效率(纵轴)的关系的一例的图。
图41是示出利用具有图40的衍射特性的全息构造体再现的光像的一例的图。
图42A是用于说明利用第1例示方式的变形例3-1的反射型全息构造体的一例再现的光像的示意图，示出通过第1区域再现的光像。
图42B示出通过图42A的全息构造体的第2区域再现的光像。
图43是示出第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况。
图44是示出第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况。
图45是示出第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为50°的情况。
图46示出利用具有第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况下的光像。
图47示出利用具有第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况下的光像。
图48示出利用具有第2例示方式的第1实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，示出再现光对于各要素元件的入射角度为50°的情况下的光像。
图49是示出第2例示方式的第2实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况。
图50是示出第2例示方式的第2实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况。
图51示出利用具有第2例示方式的第2实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，图51示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况下的光像。
图52示出利用具有第2例示方式的第2实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，图52示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况下的光像。
图53是示出第2例示方式的第3实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况。
图54是示出第2例示方式的第3实施模式的各要素元件的衍射特性的曲线图，示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况。
图55示出利用具有第2例示方式的第3实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，示出再现光对于各要素元件的入射角度为0°的情况下的光像。
图56示出利用具有第2例示方式的第3实施模式的各要素元件的全息构造体再现的光像的例子，示出再现光对于各要素元件的入射角度为30°的情况下的光像。
图57是沿图1的LVII-LVII线的剖视图。
图58是示出光调制元件的俯视构造的示意图。
图59是示出凹凸面的梯构造的一例的概略的要素元件的剖视图。
图60是示出凹凸面的梯构造的其他例的概略的要素元件的剖视图。
图61A是用于说明反射观察第3例示方式的第3-1实施方式的光调制元件的情况的图。
图61B是用于说明透过观察第3例示方式的第3-1实施方式的光调制元件的情况的图。
图62A是示出关于各要素元件的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图62B是示出关于各要素元件的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图63A是用于说明反射观察第3例示方式的第3-2实施方式的光调制元件的情况的图。
图63B是用于说明透过观察第3例示方式的第3-2实施方式的光调制元件的情况的图。
图64A是示出关于各要素元件的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图64B是示出关于各要素元件的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图65A是用于说明反射观察第3例示方式的第3-3实施方式的光调制元件的情况的图。
图65B是用于说明透过观察第3例示方式的第3-3实施方式的光调制元件的情况的图。
图66是示出第3例示方式的第3-3实施方式的光调制元件的俯视构造的一例的示意图。
图67A是用于说明反射观察比较例的光调制元件的情况的图。
图67B是用于说明透过观察比较例的光调制元件的情况的图。
图68A是示出比较例的关于各要素元件的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
图68B是示出比较例的关于各要素元件的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明实施方式的光调制元件进行说明。具体而言，分别针对本发明的第1例示方式、第2例示方式和第3例示方式，说明具体实施方式和变形例。
<第1例示方式>
以下的各实施方式的光调制元件包含要素元件，该要素元件由对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像的相位调制型全息构造体构成，特别由傅立叶变换全息图构成。傅立叶变换全息图是通过记录原图像的傅立叶变换像的波面信息来制作的全息图，作为所谓傅立叶变换透镜发挥功能。特别是，相位调制型傅立叶变换全息图是通过对傅立叶变换像的相位信息进行多值化而作为深度记录在介质中来制作的具有凹凸面的全息图，利用基于介质的光路长度差的衍射现象从再现光再现原图像的光像。该傅立叶变换全息图的优点在于，例如能够高精度地再现期望的光像(即，原图像)，另一方面，能够比较简单地制作。这样的相位调制型光调制元件也称作相息图(kinoform)。但是，可应用本发明的光调制元件的要素元件不限定于傅立叶变换全息图，也可以将本发明应用于通过其他方法再现光像的全息图、具有其他构造的光调制元件。
在以下的说明中，作为入射到全息构造体的再现光，列举了包含各种波长的白色光为例，但是，再现光不一定需要是白色光。即，只要包含与利用全息构造体再现的光像的颜色对应的波长的光即可，再现光所包含的波长未特别限定。此外，在以下的说明中，只要没有特别说明，假想再现光对于全息构造体的入射角度为0°(即沿着全息构造体的入射面的法线方向的角度)的情况。此外，只要没有特别说明，本说明书中所示的折射率的具体值以波长589.3nm的光为基准。此外，在以下的说明中，只要没有特别说明，关于全息构造体(光调制元件)11示出的折射率、凹凸面的特性值是假想在折射率为1.0的空气环境下使用全息构造体11的情况而导出的值。
此外，在本说明书中，“具有相同形状的2个以上的光像”的概念中不仅包含尺寸相互相同并且形状(整体形状)相同的2个以上的光像，还包含尺寸相互不同并且形状相同的2个以上的光像。即，关于具有相同形状的2个以上的光像，如果形状相同，则无论尺寸是否彼此相同，具有彼此相似的关系性的2个以上的光像都相当于“具有相同形状的2个以上的光像”。因此，关于由于光像的构成波长不同而使被再现的大小相互不同的2个以上的光像，如果整体形状相同，则相当于“彼此具有相同形状的2个以上的光像”。
此外，在本说明书中，具有“点对称”的关系的2个光像的概念中不仅包含尺寸相互相同并且形状(整体形状)相同的2个光像，还包含尺寸相互不同并且形状相同的2个光像。即，如果具有相同形状的2个光像的形状相同，并且再现位置和再现朝向具有点对称性，则尺寸是否彼此相同是任意的。因此，例如，彼此具有相似的关系性的、再现位置和再现朝向具有点对称性的2个光像相当于“相互具有点对称的关系的2个光像”。因此，关于由于光像的构成波长不同而使被再现的大小相互不同的2个以上的光像，如果形状相同且再现位置和光像的朝向具有点对称性，则相当于“相互具有点对称的关系的2个以上的光像”。
[第1-1实施方式]
图1是示出全息保持体(光调制元件保持体)10的典型例的示意性俯视图。图2沿图1的II-II线的剖视图。
图1和图2所示的全息保持体10具有全息层1、层叠在全息层1的一个面上的反射层2和层叠在全息层1的另一个面上的基材4。在该全息保持体10的一部分上设置有反射型全息构造体11。在该全息构造体11中，全息层1的一个面形成凹凸面1a，包覆该凹凸面1a的反射层2也具有凹凸形状。全息构造体11所具有的凹凸面1a具有与原图像的傅立叶变换图像等对应的凹凸图案，按照傅立叶变换图像的每个像素具有对应的凹凸深度。例如，在基材4(例如PET：聚对苯二甲酸乙二酯)上通过涂敷等形成构成全息层1的树脂(例如，UV固化树脂、热塑性树脂)，对该全息层1进行UV固化处理、热压处理并且抵靠原版的凹凸面的凹凸成型处理，然后，在该全息层1的凹凸面1a上形成反射层2(例如Al、ZnS或者TiO2等)，由此能够制造图1和图2所示的全息保持体10。另外，虽然省略图示，但是，也可以在反射层2上进一步形成粘接材料、粘接剂和/或热封层等其他部件。
当光从点光源、平行光源入射到这样的全息构造体11时，再现与凹凸面1a的凹凸图案对应的光像(即，原图像)。在无需用于投射图像的屏幕等并且来自点光源、平行光源等特定光源的光入射的情况下，这样的光调制元件特别良好地再现光像，因此，能够便利性较好且广泛地用于设计用途、安全用途或者其他用途。可利用这样的光调制元件再现的光像未特别限定，例如能够设字符、记号、线画、图案、花纹(图案)和这些的组合等为原图像和可再现的光像。
如上所述，作为一例，图1和图2所示的全息保持体10能够适当地构成护照等信息记录介质，该全息保持体10具有作为光调制元件发挥功能的全息构造体11和支承全息构造体11的基材4。例如，通过将全息构造体11设计成利用全息构造体11再现的光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息，能够将全息构造体11适当地用于真伪判定等安全用途。另外，在图1和图2所示的全息保持体10中，使用了透明的基材4，但是，也可以替代地使用不透明的基材。在该情况下，例如，全息保持体10通过在基材上形成规定尺寸的开口部4a(参照图2)，并将设置为光调制元件的全息构造体11的至少一部分设置于与该开口部4a对应的位置，能够适当地构成护照等信息记录介质。另外，可以在开口部4a中设置有孔(空间)，也可以替代孔(空间)或者替代设置孔(空间)，仅由透明体(即透明的基材)构成开口部4a。此外，即使在使用透明的基材4的情况下，例如通过在基材4中的、除了开口部4a以外的部分处设置限制光的透过的印刷体，也可以将全息保持体10构成为基本上光仅透过基材4中的开口部4a。此外，也可以在护照等信息记录介质中形成开口部位，在该开口部位处配置有全息保持体10。在该情况下，可以在信息记录介质的开口部位处设置有孔(空间)和/或透明体，也可以在信息记录介质中的、除了开口部位以外的部位设置有限制光的透过的印刷体，还可以将信息记录介质构成为光仅透过信息记录介质中的开口部位。
如图3所示，全息构造体11可以分类为将观察者50和光源51a相对于全息构造体11配置于相同的一侧的反射型全息构造体和如图4所示那样将观察者50和光源51b隔着全息构造体11配置于相互不同的一侧的透过型全息构造体。作为反射型全息构造体，例如，除了设置有如图2所示的反射层2那样的用于反射再现光的追加的层的构造体以外，还存在以不设置追加的反射层的方式使全息层1的凹凸面1a露出于空气从而利用UV固化树脂等的全息层1与空气之间的折射率之差使再现光反射的构造体。另一方面，在透过型全息构造体中未设有这样的反射层。但是，关于在全息层1上形成有凹凸面1a并利用由于该凹凸面1a的光路长度差引起的衍射现象再现期望的光像的方面，在反射型全息构造体和透过型全息构造体中是公共的。另外，关于凹凸面1a的具体凹凸深度，存在最适于透过型全息构造体和反射型全息构造体的最佳值。以下，只要没有特别说明，仅针对反射型全息构造体和透过型全息构造体中的任意一方进行了说明的内容能够基本上应用于反射型全息构造体和透过型全息构造体双方。
图5是示出全息构造体11的俯视构造的示意图。本实施方式的全息构造体11包含二维且呈规则状地配置的多个要素元件(也称作“全息单元”)21。各要素元件21具有上述的凹凸面1a，并且具有几nm～几mm见方(例如，2mm见方)的俯视尺寸，对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像。
凹凸面1a具有多梯形状(即，2梯以上的梯形状)，凹凸面1a的梯数未特别限定。在利用多个颜色再现光像的情况下，凹凸面1a优选具有3梯以上的梯数，特别根据具有4阶以上的梯数的凹凸面1a，能够高精细地再现具有复杂的构图的原图像。图6和图7是示出凹凸面1a的梯构造的概略的要素元件21的剖视图，图6示出8梯型的凹凸面1a，图7示出4梯型的凹凸面1a。另外，图6和图7中示出了具有相互相同的梯形状的凹凸面1a的要素元件21，但是，实际的凹凸面1a具有与所再现的光像(即，原图像)对应的梯形状。另外，基于高精度地再现光像的观点，凹凸面1a的凹凸图案的间距(即，像素间距(参照图6和图7所示的标记“P”))优选位于0.1μm～80.0μm的范围，通常优选为1μm以上。
图8是示出各要素元件21的1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例的曲线图。在图8中，横轴表示波长，纵轴表示衍射效率。衍射效率用使用向某一方向衍射的光的放射束除以入射到各要素元件21的光的放射束所得的量表示，在用P表示向某一方向衍射的衍射放射束、用P0表示入射放射束的情况下，衍射效率η为用“η＝P/P0”表示的无因次数。各要素元件21表示与波长对应地特有的衍射效率，在图8所示的例子中，具有580nm附近的波长(参照图8的标记“H1”)的光对于1级衍射光示出最大衍射效率Dmax。另外，图8示出1级衍射光的波长分布的一例，但是，-1级衍射光的波长分布也示出与波长对应的特有的衍射效率并且在特定的波长中示出最大衍射效率。
在本实施方式中，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率Dmax在包含该最大衍射效率Dmax的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽FWHM的极大值。这里所说的半值全宽FWHM表示衍射效率的波长分布中的、具有最大衍射效率Dmax的一半值(Dmax/2)的位置处的波段(波长宽度)(参照图8)。
通过使各要素元件21具有这样的衍射特性，比衍射其他波段的光可高效地再现与最大衍射效率Dmax对应的波长及其附近的波长的光，有助于再现像。因此，即使在包含各种波长的光的白色光入射到各要素元件21的情况下，各要素元件21也通过与最大衍射效率Dmax对应的波长及其附近的波长的光，以除了白色以外的颜色再现光像。因此，通过调整各要素元件21的衍射特性(特别是，1级衍射光的波长分布和-1级衍射光的波长分布)并使与最大衍射效率Dmax对应的波长与再现像的颜色对应，即使使白色光入射到各要素元件21，也能够以特定颜色再现光像。
另外，优选地，各要素元件21的凹凸面1a包含3个阶段以上的不同高度，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。即，各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的第二大的衍射效率(参照图8的标记“H2”)的极大值优选小于最大衍射效率Dmax的一半。在该情况下，能够有效地防止再现像中的颜色渗色、线的变粗，能够高精细地再现光像。
图9是用于说明利用一般的全息构造体11再现的光像100的示意图。图10～图12是用于说明利用第1-1实施方式的全息构造体11再现的光像100的示意图。另外，在图9～图12的每个图中，用标记“51a”表示在反射型全息构造体11中使用的光源，用标记“51b”表示在透过型全息构造体11中使用的光源。此外，在以下的说明中，使用标记“51”统一表示这些光源51a、51b。
一般而言，在衍射现象中，入射光的波长越大，除了0级衍射光以外的衍射光的衍射角越大。因此，在白色光从光源51入射到遍及可见光波段的整体地具有相同程度的衍射效率的一般的全息构造体11的情况下，全息构造体11再现如图9所示的彩虹色的光像100。另一方面，在白色光从光源51入射到在380nm以上且780nm以下的波段中具有上述的最大衍射效率的本实施方式的全息构造体11的情况下，全息构造体11再现如图10～12所示的单色的光像100。即，本实施方式的全息构造体11(特别是，凹凸面1a)具有最适合特定的波长及其附近的波段的光的衍射构造，选择性地使用具有各种波长的光中的、特定的波长及其附近的波段的光来再现特定颜色的光像100。例如，图10的全息构造体11在蓝色系的波段中示出最大衍射效率，再现蓝色的光像100。图11的全息构造体11在绿色系的波段中示出最大衍射效率，再现绿色的光像100。图12的全息构造体11在红色系的波段中示出最大衍射效率，再现红色的光像100。另外，图10～图12的光像100的大小相互不同，但是，这是基于由于构成光像100的光(即，1级衍射光和/或-1级衍射光)的波长的不同引起的衍射角的不同。
这样，即使在入射有白色光的情况下，本实施方式的全息构造体11也能够再现单色的光像100。以这样的方式再现的光像100几乎不包含由于色散引起的模糊，成为鲜明的像。此外，由于能够以特定颜色再现光像100，所以还能够给与观察者50基于颜色的特定的印象，例如，能够以在通常的概念上符合利用光像100表示的具体概念的颜色再现光像100，向观察者50明确地传递光像100表示的概念。并且，由于将全息构造体11构成为再现特定的单色的光像100，所以例如在真伪判定中，作为判定的基础，不仅能够使用所再现的光像100的“图案”，还能够使用该光像100的“颜色”，能够进行可靠性较高的真伪判定。此外，本实施方式的全息构造体11无需追加选择性地透过或反射特定波段的光的层，因此能够减少制造成本，并且，即使观察者50通过全息构造体11观察周围，观察像也无不舒适感。
[全息构造体11的制造方法]
接着，对全息构造体11(特别是凹凸面1a)的制造方法的一例进行说明。以下说明的方法只不过是一例，能够采用可适当地制造包含期望的凹凸面1a的全息构造体11的其他方法。此外，以下说明的制造方法也能够应用于反射型全息构造体11(参照图3)和透过型全息构造体11(参照图4)中的任意一个。
首先，原图像的二维图像通过计算机来读入(步骤1)。然后，计算机使所读入的二维图像的各像素值成为振幅值，并且对各像素分配0至2π之间的随机值作为相位值，由此获得二维复振幅图像(步骤2)。然后，计算机通过进行该二维复振幅图像的二维傅立叶变换，获得二维傅立叶变换图像(步骤3)。另外，计算机也可以根据需要反复进行傅立叶变换法、遗传算法等任意的优化处理(步骤4)。然后，计算机将二维傅立叶变换图像的各像素的相位值离散化为多个阶段(例如“0”、“π/2”、“π”和“3π/2”的4个阶段或者“0”、“π/4”、“π/2”、“3π/4”、“π”、“5π/4”、“3π/2”和“7π/4”的8个阶段)(步骤5)。
然后，以各像素具有与离散化后的对应的相位值对应的深度的方式制作与二维傅立叶变换图像对应的全息构造体11(特别是，凹凸面1a)(步骤6)。例如，在上述的步骤5中对二维傅立叶变换图像的像素值离散化为4个阶段的情况下，在步骤6中将具有4个阶段的深度的凹凸面1a(参照图7)形成在全息层1上。凹凸面1a的深度不仅考虑要实现的衍射效率特性，还考虑构成各种其他相关参数(例如，全息构造体11(特别是，全息层1)的材料的折射率)而通过计算机来确定。例如，作为用于再现蓝色的光像的反射型全息构造体11，能够制作凹凸面1a的梯数为4梯、该凹凸面1a具有每一梯为330nm的光路长度的全息构造体11。另外，反射型全息构造体11和透过型全息构造体11分别具有特有的凹凸面1a的深度构造，例如，即使在要实现相同的衍射特性的情况下，全息构造体11的凹凸面1a的深度的具体值也在反射型与透过型之间不同。
全息构造体11的制造装置未特别限定，例如，可以为利用执行上述步骤1～5的计算机来控制的装置，也可以为与该计算机分开地设置的装置。此外，也可以根据需要通过基于光刻技术的曝光装置、电子线描绘装置等制作与上述的全息构造体11(特别是，凹凸面1a)的构造对应的母模(即，主原版)(步骤7)。例如，将液状的紫外线固化性树脂滴入到母模，对被基材薄膜(例如，PET薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜))和母模夹着的状态的紫外线固化性树脂照射紫外线而使其固化，然后，将紫外线固化性树脂与基材薄膜一起从母模剥离，由此，能够制作具有期望的凹凸面1a的全息构造体11。作为其他方法，例如，也可以采用使用热塑性的紫外线固化性树脂的方法、使用热塑性树脂的方法、使用热固化性树脂的方法和使用电离辐射线固化性树脂的方法。通过以这样的方式使用母模，能够简单并且大量地复制具有期望的凹凸面1a的全息构造体11。
在采用反射型全息构造体11的情况下，也可以在凹凸面1a上由制造装置进一步形成反射层2(例如，由Al构成的反射层或者由ZnS、TiO2构成的反射层(高折射率层))。但是，在采用利用全息层1与空气之间的折射率之差来反射再现光的全息构造体11的情况下，也可以在不追加地设置反射层2的情况下，使全息层1的凹凸面1a露出于空气。并且，也可以根据需要将粘接层等其他功能层(例如，热封层、用于提高相邻层之间的密接性的底涂层等)形成于全息层1。此外，例如，在将反射层2形成在全息层1的凹凸面1a上的情况下，也可以在具有凹凸形状的反射层2的表面(与全息层1相反的一侧的表面)上形成粘接层，利用该粘接层填充反射层2的表面的凹部。
[凹凸面的深度]
作为一例，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、凹凸面1a的每一梯的深度(参照图6和图7的标记“d”)为110nm的情况下，凹凸面1a的每一梯的光路长度为330nm。在该情况下，通过使凹凸面1a具有4梯的深度构造，全息构造体11在蓝色系的波段中示出上述的最大衍射效率，再现蓝色的光像。
作为其他例，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、凹凸面1a具有8梯的深度构造、每一梯的深度为130nm的情况下，全息构造体11再现蓝色的光像。此外，在透过型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、凹凸面1a具有4梯的深度构造、每一梯的深度为660nm的情况下，全息构造体11再现蓝色的光像。此外，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、凹凸面1a具有8梯的深度构造、每一梯的深度为230nm的情况下，全息构造体11再现红色的光像。此外，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、凹凸面1a具有6梯的深度构造、每一梯的深度为220nm的情况下，全息构造体11再现绿色的光像。
另外，假想了在折射率为1.0的空气环境下使用利用上述的透过型全息构造体11再现的光像的颜色(波段)的情况。此外，在观察者观察利用上述的反射型全息构造体11再现的光像100的情况下，全息层1的凹凸面1a配置于与观察者相反的一侧，观察者通过全息层1观察凹凸构造(即，凹凸面1a)。另外，在将全息层1的凹凸面1a配置于与观察者相同的一侧的情况下，从观察者所观察的全息构造体11反射的反射像由在不通过全息层1的情况下被表面反射的光构成。例如，在卡型全息保持体10的表面上形成有凹凸面1a的情况下，观察者观察在不通过全息层1的情况下被凹凸面1a反射的光。在这样的情况下，需要以不仅基于全息层1的折射率还基于比全息层1靠观察者侧的介质的折射率、例如空气的折射率1.0的光路长度设定凹凸面1a的每一梯的深度。因此，观察者通过将全息层1(全息构造体11)的折射率假设为空气的折射率1.0并设计凹凸面1a的构造，能够观察期望像。具体而言，在设空气的折射率为1.0、凹凸面1a的每一梯的深度为165nm的情况下，凹凸面1a的每一梯的光路长度成为330nm。在该情况下，通过使凹凸面1a具有4梯的深度构造，全息构造体11在蓝色系的波段中示出最大衍射效率，再现蓝色的光像。
[凹凸面的深度与衍射光的峰值波长的关系]
在用N表示全息构造体11的凹凸面1a的梯数、用l表示利用凹凸面1a的每一梯调制的光路长度、用m表示自然数的情况下，衍射光的峰值波长λ用以下的式表示。
λ＝N·l/(mN±1)
如上所述，关于本实施方式的全息构造体11，即使在入射有白色光的情况下，也能够以单色再现光像。这例如能够在全息构造体11的1级衍射光和-1级衍射光中的任意一方对于任意的自然数m在可见光波段的范围内仅具有1个峰值波长λ的情况下实现。例如，在光路长度l为330nm、凹凸面1a的梯数N为4的情况下，λ＝1320/(4m±1)成立。因此，对于m＝1，成为λ＝440nm和264nm，对于m＝2，成为λ＝188nm和146nm，对于m＝3，成为λ＝120nm和101nm。m为4以上的情况下的峰值波长λ进一步成为较小的值。这些中的可见光波段所包含的峰值波长λ仅为m＝1的情况下的λ＝440nm。因此，在使用凹凸面1a的梯数为N＝4、每一梯的光路长为l＝330nm的全息构造体11的情况下，利用440nm的波长及其附近的波长的光再现观察者50可视觉辨认的单色的光像。
[变形例1-1]
本变形例的全息构造体11是组合在380nm以上且780nm以下的波段处示出最大衍射效率的波长不同的多种要素元件21而成的，在入射有白色光的情况下，能够以多个颜色再现光像。即，全息构造体11包含至少两种以上的要素元件21，在表示这些至少两种以上的要素元件21的最大衍射效率的波长(特别是，可见光波段(特别是380nm以上且780nm以下的波段)中的波长)相互不同的情况下，能够用与表示各种类的要素元件21的最大衍射效率的波长对应的颜色再现光像。
图13是示出变形例1-1的透过型全息构造体11的俯视构造的一例的示意图。图14是用于说明利用图13的透过型全息构造体11再现的光像100的示意图。图13和图14所示的全息构造体11包含呈格子花纹状地配置的多个第1要素元件21a和多个第2要素元件21b。例如，多个第1要素元件21a具有能够再现蓝色的“O”的字符的光像100的凹凸面1a(即，上述的最大衍射效率)，多个第2要素元件21b具有能够再现红色的“K”的字符的光像100的凹凸面1a。在该情况下，当白色光入射到全息构造体11时，如图14所示，全息构造体11再现蓝色的“O”和红色的“K”。这样，本变形例的全息构造体11能够以可视觉辨认的方式再现两种单色的光像100。另外，在图14所示的例子中，第1要素元件21a和第2要素元件21b分别再现独立的光像100，但是，利用第1要素元件21a再现的光像与利用第2要素元件21b再现的光像也可以在至少一部分中重叠。在该情况下，重叠部分的光像具有将利用第1要素元件21a再现的光像的颜色与利用第2要素元件21b再现的光像的颜色混合所得的颜色。
图15是示出变形例1-1的透过型全息构造体11的俯视构造的其他例的示意图。图16是用于说明利用图15的透过型全息构造体11再现的光像100的示意图。图15和图16所示的全息构造体11包含呈格子花纹状地配置的多个第1要素元件21a、多个第2要素元件21b和多个第3要素元件21c。例如，多个第1要素元件21a具有能够再现蓝色的光像100的凹凸面1a(即，上述的最大衍射效率)，多个第2要素元件21b具有能够再现红色的光像100的凹凸面1a，多个第3要素元件21c具有能够再现绿色的光像100的凹凸面1a。在该情况下，全息构造体11不仅再现红蓝绿的光像100，还能够通过将这些光像100中的2个以上重叠来再现其他颜色的光像100。例如，如图16所示，通过以重叠的方式再现以红色圆的光像100、绿色圆的光像100和蓝色圆的光像100，红色圆和绿色圆重叠的部分成为黄色的光像100，绿色圆和蓝色圆重叠的部分成为水色的光像100，蓝色圆和红色圆重叠的部分成为紫色的光像100，红色圆、绿色圆和蓝色圆重叠的部分成为白色的光像100。
图17是用于说明利用变形例1-1的透过型全息构造体11的其他例再现的光像100的示意图。各要素元件21还能够通过具有任意灰度的颜色再现光像，再现红色的光像的第1要素元件21a、再现蓝色的光像的第2要素元件21b和再现绿色的光像的第3要素元件21c能够分别包含灰度不同的多种要素元件。此外，在根据具有任意灰度的原图像设计各要素元件21的情况下，也能够通过具有任意灰度的颜色再现光像。在这些情况下，在入射有白色光的情况下，全息构造体11还能够再现如图17所示的全彩色的光像100。
另外，上述的图13和图15所示的全息构造体11的关于纵向和横向双方相邻配置的要素元件21的种类相互不同，但是，多种要素元件21的配置方式未特别限定。例如，全息构造体11也可以包含呈长条状地配置的多种要素元件21，相对于纵向和横向中的一方相邻地配置的要素元件21的种类不同，但是，关于另一方相邻地配置的要素元件21的种类也可以相同。此外，也可以通过组合上述的格子花纹状配置和长条状配置而成的配置方式，配置多种要素元件21。
[变形例1-2]
全息构造体11也可以在不同区域中配置有不同类型的要素元件21，在该不同类型的要素元件21中，380nm以上且780nm以下的波段处的表示1级衍射光和/或-1级衍射光的最大衍射效率的波长也可以相互不同。另一方面，利用配置于不同区域的不同类型的要素元件21再现的光像也可以相互具有形状的关联性。这里所说的具有形状的关联性的光像中例如包含具有视觉上相同的形状或大致相同的形状的光像的对，这些光像的大小可以相互相同，也可以不同。此外，具有形状的关联性的光像中例如还包含通过将彼此的光像组合来形成具有特定意图的图案、字符等的光像的对。例如，图13～图17所示的全息构造体11即使不使全息构造体11相对于观察者相对地移动，也能够将1个图案、字符等再现为光像。另一方面，在以下说明的图18A～图18B所示的全息构造体11和图19A～图19B所示的全息构造体11中，通过使全息构造体11相对于观察者相对连续地往复移动，能够由利用第1区域25的要素元件21再现的光像的余像和利用第2区域26的要素元件21再现的光像的余像的组合构成上述的“具有形状的关联性的光像”。
图18A是用于说明利用变形例1-2的全息构造体11的一例再现的光像100的示意图，示出通过第1区域25再现的光像100。图18B示出通过图18A的全息构造体11的第2区域26再现的光像100。图18A和图18B的全息构造体11包含第1区域25和第2区域26。在第1区域25中配置有至少包含第1类型的要素元件的多个要素元件21，在第2区域26中配置有包含至少第2类型的要素元件的多个要素元件21。在380nm以上且780nm以下的波段中，表示关于第1类型的要素元件的最大衍射效率的波长与表示关于第2类型的要素元件的最大衍射效率的波长不同。在图18A和图18B所示的全息构造体11中，将表示最大衍射效率的波长包含在蓝色系波段中的第1类型的要素元件21配置于第1区域25，将表示最大衍射效率的波长包含在红色系波段中的第2类型的要素元件21配置于第2区域26。而且，配置于第1区域25的多个要素元件21所再现的光像100与配置于第2区域26的多个要素元件21所再现的光像100具有形状的关联性。具体而言，第1区域25的要素元件21和第2区域26的要素元件21再现具有相同的星形状并且颜色不同的光像100。
图19A是用于说明利用变形例1-2的全息构造体11的其他例再现的光像100的示意图，示出通过第1区域25再现的光像100。图19B示出通过图19A的全息构造体11的第2区域26再现的光像100。图19A和图19B的全息构造体11具有与图18A和图18B的全息构造体11大致相同的构造。但是，在图18A和图18B的全息构造体11中，第1区域25的要素元件21所再现的光像100与第2区域26的要素元件21所再现的光像100的大小相互不同，与此相对，在图19A和图19B的全息构造体11中，第1区域25的要素元件21所再现的光像100和第2区域26的要素元件21所再现的光像100具有相互大致相同的大小。
在根据相同尺寸的原图像来制作第1区域25的要素元件21的凹凸面1a和第2区域26的要素元件21的凹凸面1a的情况下，所再现的光像100的大小与衍射光的波长(颜色)的不同对应地在第1区域25与第2区域26之间不同(参照图18A和图18B)。另一方面，通过考虑基于衍射光的波长的不同的光像100的大小之差来制作第1区域25的要素元件21和第2区域26的要素元件21，如图19A和图19B所示，能够使第1区域25的要素元件21所再现的光像100与第2区域26的要素元件21所再现的光像100成为大致相同的大小。具体而言，通过将在设计第1区域25的要素元件21时使用的原图像的大小改变为在设计第2区域26的要素元件21时使用的原图像的大小，能够使光像100的大小在第1区域25与第2区域26之间大致相同。此外，由于能够根据各要素元件21的像素的大小而改变衍射角，所以通过在第1区域25与第2区域26之间改变构成要素元件21的各像素的尺寸，能够使光像100的大小在第1区域25与第2区域26之间大致相同。
如上所述，如图18A、图18B、图19A和图19B所示，在本变形例的全息构造体11中并排地设置有再现形状相互关联并且颜色不同的光像100的第1区域25和第2区域26。观察者50通过使该全息构造体11移动并反复进行通过第1区域25的光像100的观察和通过第2区域26的光像100的观察，能够识别光像100的形状的相同性并识别光像100的颜色的变化。这样的全息构造体11还能够用于设计用途，但是，特别适于真伪判定等安全用途。观察者50通过使用白色光来确认光像100是否存在形状的相同性和光像100是否存在颜色的变化，能够容易并且可靠地判定全息保持体10(参照图1)的真伪。特别是，根据图19A和图19B所示的全息构造体11，由于不仅能够确认光像100的颜色的变化和形状的相同性，还能够确认光像100的大小的相同性，所以能够进行更高精度的真伪判定。
[第1-2实施方式]
在本实施方式中，对与上述的第1-1实施方式及其变形例相同或类似的要素标注相同的标记，省略其详细的说明。此外，省略关于与上述的第1-1实施方式及其变形例相关的说明事项中的、也能够同样地应用于本实施方式的全息构造体11的事项的详细说明。
本实施方式的全息保持体10和全息构造体11具有与上述的第1-1实施方式相同的结构，全息构造体11具有如图1、图2和图5～图7所示的要素元件21和凹凸面1a，并且也可以为反射型(参照图3)和透过型(参照图4)中的任意一个。此外，关于全息构造体11的各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在包含该最大衍射效率的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
在本实施方式的一个模式的全息构造体11中，上述的最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中。此外，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在该另一方的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。此外，在本实施方式的其他模式的全息构造体11中，上述的最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布双方中。即，在该其他模式的全息构造体11中，1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率与-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率彼此相等。在入射有白色光的情况下，这些模式的全息构造体11能够利用1级衍射光和-1级衍射光以除了白色以外的颜色再现第1光像和第2光像。
另外，优选地，关于上述的本实施方式的全息构造体11，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中，380nm以上且780nm以下的波段处的表示最大衍射效率的波长与在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中380nm以上且780nm以下的波段处的表示最大衍射效率的波长之差为100nm以下。在该情况下，在380nm以上且780nm以下的波段中，表示1级衍射光的最大衍射效率的波长与表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长非常接近，利用1级衍射光再现的光像的颜色和利用-1级衍射光再现的光像的颜色包含在相同或非常近似的色系中。
另外，优选地，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为该一方的衍射效率的波长分布中的最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。即，优选地，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段中的第二大的衍射效率的极大值小于1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率的一半。此外，优选地，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段中，不存在成为该另一方的衍射效率的波长分布中的最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。即，优选地，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段中的第二大的衍射效率的极大值小于1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率的一半。
满足这些条件的全息构造体11能够有效地防止颜色渗色(颜色的变化)、线的变粗，能够以相互不同的颜色再现高精细的第1光像和第2光像。
以下，对利用本实施方式的全息构造体11再现的光像100的具体例进行说明。另外，在以下的说明中，“最大衍射效率”具有可见光波段所包含的380nm以上且780nm以下的波段中的最大的衍射效率。
图20是示出第1-2实施方式的反射型全息构造体11的一例的0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光各自的波长分布的曲线图，横轴表示波长，纵轴表示衍射效率。在图20等各附图(特别是曲线图)中，0级衍射光的波长分布用“W0”表示，1级衍射光的波长分布用“W1”表示，-1级衍射光的波长分布用“W-1”表示。图21示出具有图20所示的特性的利用全息构造体11再现的光像100的例子。在以下的说明和各附图中，也将基于0级衍射光的再现像称作“0级衍射光像100a”，也将基于1级衍射光的再现像称作“1级衍射光像100b”，也将基于-1级衍射光的再现像称作“-1级衍射光像100c”，在统一表示这些光像100a、100b、100c的情况下，使用标记“100”。
例如，在使全息构造体11的凹凸面1a中的梯数为8梯、使每一梯的深度为200nm(最大深度1400nm(参照图6的标记“D”))的情况下，如图20所示，能够将表示0级衍射光的最大衍射效率的波长设定为600nm、表示1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为533nm、表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为685nm。如图21所示，利用该全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100包含以黄色系～橙色系的0级衍射光像100a为中心呈点对称地配置的绿色的1级衍射光像100b和红色的-1级衍射光像100c。此外，1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c具有相同的形状(在图示的例子中为“F”形状)。另外，0级衍射光像100a具有取决于非衍射波长和衍射效率的颜色。
此外，在使全息构造体11的凹凸面1a中的梯数为4梯、使每一梯的深度为190nm(最大深度570nm(参照图7的标记“D”))的情况下，如图22所示，能够将表示0级衍射光的最大衍射效率的波长设定为570nm、表示1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为456nm、表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为760nm。如图23所示，利用该全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100包含以0级衍射光像100a为中心呈点对称地配置的相同形状的蓝色的1级衍射光像100b和红色的-1级衍射光像100c。
此外，在使全息构造体11的凹凸面1a中的梯数为4梯、使每一梯的深度为280nm(最大深度840nm)的情况下，如图24所示，能够将表示0级衍射光的最大衍射效率的波长设定为420nm、表示1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为672nm、表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为480nm。如图25所示，利用该全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100包含以0级衍射光像100a为中心配置于点对称位置的相同形状的红色的1级衍射光像100b和蓝色的-1级衍射光像100c。另外，通过将表示0级衍射光的最大衍射效率的波长设定为可见光波段外，还能够使得不可视觉辨认0级衍射光像100a。
此外，在使全息构造体11的凹凸面1a中的梯数为4梯、使每一梯的深度为400nm(最大深度1200nm)的情况下，如图26所示，能够将表示0级衍射光的最大衍射效率的波长设定为600nm、表示1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为533nm、表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为436nm。另外，在本例子中，表示-1级衍射光的第2大的衍射效率的波长设定在可见光波段内(具体而言，685nm)，并且该衍射效率也表示0.6以上的较高的值。因此，-1级衍射光像100c的颜色成为将与436nm及其附近的波长对应的颜色(即蓝色)和与685nm及其附近的波长对应的颜色(即红色)混合所得的颜色(即紫色)。因此，如图27所示，利用该全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100包含以0级衍射光像100a为中心配置于点对称位置的相同形状的绿色的1级衍射光像100b和紫色的-1级衍射光像100c。
另外，上述的图20～图27所示的光像100仅是可利用本实施方式的全息构造体11再现的光像100的一例，通过调整全息构造体11的衍射特性，还能够以其他颜色再现光像100。全息构造体11的衍射特性能够通过任意的方法来调整，例如，通过适当地选择凹凸面1a的梯数、凹凸深度和全息构造体11(特别是全息层1)的折射率，能够调整0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的波长分布。
这样，根据本实施方式的全息构造体11，在使用白色光作为再现光的情况下，也能够利用1级衍射光和-1级衍射光再现特定波长(即，特定颜色)的光像100。特别是，通过使得将表示1级衍射光的最大衍射效率的波长和表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长包含在相互不同的色系的波段中，能够在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现不同颜色的1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c。另外，与上述的第1-1实施方式的全息构造体11同样，本实施方式的全息构造体11也用除了彩虹色以外的特定颜色再现光像100，因此，能够再现高精细的光像100，并且给与观察者50基于特定颜色的特定的印象。此外，也可以将表示1级衍射光的最大衍射效率的波长和表示-1级衍射光的最大衍射效率的波长设定为相互相同的色系所包含的波长。在该情况下，能够在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现相同的色系的1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c。
[变形例2-1]
图28A和图28B是示出利用变形例2-1的全息构造体11再现的基于1级衍射光的光像100b的一例的图。另外，图28A示出利用后述的第1要素元件21a再现的基于0级衍射光的光像100a和基于1级衍射光的光像100b，图28B示出利用后述的第2要素元件21b再现的基于0级衍射光的光像100a和基于1级衍射光的光像100b。图29是示意性地示出变形例2-1的全息构造体11的俯视构造和利用该全息构造体11再现的光像100的图。
本变形例的全息构造体11包含第1区域28和第2区域29，在第1区域28中配置有多个第1类型的要素元件21(以下，也称作“第1要素元件21a”)，在第2区域29中配置有多个第2类型的要素元件21(以下，也称作“第2要素元件21b”)。在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1要素元件21a的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2要素元件21b的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1要素元件21a的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2要素元件21b的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同。此外，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光像100b具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光像100c相同的形状，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光像100c具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光像100b相同的形状。而且，利用第1要素元件21a的1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置与第2要素元件21b的利用1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置相反。
在图28A、图28B和图29所示的全息构造体11的情况下，第1要素元件21a在0级衍射光像100a的一侧(附图右侧)再现1级衍射光像100b并且在另一侧(附图左侧)再现-1级衍射光像100c。另一方面，第2要素元件21b在0级衍射光像100a的一侧(附图右侧)再现-1级衍射光像100c，并且在另一侧(附图左侧)再现1级衍射光像100b。这样，1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c相对于0级衍射光像100a的相对位置的关系在第1要素元件21a与第2要素元件21b之间相反。另外，第1要素元件21a的衍射角设定为与第2要素元件21b的衍射角相同。另一方面，第1要素元件21a的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与第2要素元件21b的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布相同。因此，如图29所示，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光像100b具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光像100b相同的颜色(在图29中为绿色)，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光像100c具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光像100c相同的颜色(在图29中为红色)。
通过并列地配置具有上述结构的第1区域28和第2区域29，在以0级衍射光像100a为中心的点对称的位置处再现反转颜色的光像100的衍射元件(即第1要素元件21a和第2要素元件21b)相邻。因此，通过对通过白色光进行照明的区域在第1区域28与第2区域29之间进行切换，关于在0级衍射光像100a的两侧所再现的光像，能够基本保持形状的相同性并切换颜色。
另外，上述的全息构造体11能够使用相互具有相同形状和相同颜色并且呈点对称地配置的2个原图像来制作第1区域28的第1要素元件21a和第2区域29的第2要素元件21b而实现。此外，第1要素元件21a的凹凸面1a的梯数和每一梯的深度能够设为与第2要素元件21b的凹凸面1a的梯数和每一梯的深度相同。此外，第1区域28的利用第1要素元件21a再现光像100的位置与第2区域29的利用第2要素元件21b再现光像100的位置可以至少部分地重叠，也可以相互不同。
[变形例2-2]
图30是示出变形例2-2的透过型全息构造体11的俯视构造的一例的示意图。图31A是用于说明利用图30的透过型全息构造体11再现的光像100的一例的示意图，示出利用第1要素元件21a再现的光像100。图31B示出利用图30的全息构造体11的第2要素元件21b再现的光像100。图31C示出通过将图31A所示的光像与图31B所示的光像重叠来再现的光像100。
构成本变形例的全息构造体11的要素元件21包含多个第1类型的要素元件(即，第1要素元件21a)和多个第2类型的要素元件(即，第2要素元件21b)。这些第1要素元件21a和第2要素元件21b在同一区域内混合，在图示的例子中，第1要素元件21a和第2要素元件21b呈格子花纹状地配置。在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1要素元件21a的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2要素元件21b的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1要素元件21a的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2要素元件21b的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同。此外，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1和-1级衍射光的光像100c-1具有相同的形状，并且具有以0级衍射光的光像100a-1为中心的点对称的关系。同样，利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2和-1级衍射光的光像100c-2具有相同形状，并且具有以0级衍射光的光像100a-2为中心的点对称的关系。
此外，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2相同的形状，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2相同的形状。利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2重叠，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2重叠。另外，优选地，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，1级衍射光的光像100b-1和-1级衍射光的光像100c-2的各自的50％以上)重叠。同样，优选地，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，-1级衍射光的光像100c-1和1级衍射光的光像100b-2的各自的50％以上)重叠。
如图31C所示，利用具有上述结构的本变形例的全息构造体11最终地再现的光像100成为将利用第1要素元件21a再现的光像(参照图31A)与利用第2要素元件21b再现的光像(图31B)重叠所得的合成像。即，在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现相同形状并且相同颜色的光像。根据本变形例的全息构造体11，能够在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处简单地再现相同颜色的光像。
另外，全息保持体10可以包含多个本变形例的全息构造体11，也可以在全息构造体11之间改变各全息构造体11所包含的第1要素元件21a和第2要素元件21b的1级衍射光的波长分布和-1级衍射光的波长分布。在该情况下，能够利用各个全息构造体11再现多种光像100(例如，具有相互不同的颜色的光像100)。
另外，在上述的例子中，1级衍射光和-1级衍射光的衍射效率的波长分布在第1要素元件21a与第2要素元件21b之间相同，但是，这些波长分布也可以在第1要素元件21a与第2要素元件21b之间不同。即，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1要素元件21a的1级衍射光的衍射效率的波长分布可以与关于第2要素元件21b的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，并且，关于第1要素元件21a的-1级衍射光的衍射效率的波长分布可以与关于第2要素元件21b的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同。在该情况下，与上述的例子同样，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1可以具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2相同的形状，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1可以具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2相同的形状。特别优选地，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，1级衍射光的光像100b-1和-1级衍射光的光像100c-2的各自的50％以上)重叠。同样，优选地，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，-1级衍射光的光像100c-1和1级衍射光的光像100b-2的各自的50％以上)重叠。
在该情况下，利用如图32A所示的第1要素元件21a再现的光像100a-1、100b-1、100c-1与利用如图32B所示的第2要素元件21b再现的光像100a-2、100b-2、100c-2重叠，可再现如图32C所示的光像100。即，能够在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现相同形状并且不同颜色的光像。
例如，在上述的本变形例的反射型全息构造体11中，能够使第1要素元件21a的凹凸面1a中的梯数为8梯且使每一梯的深度为200nm(最大深度1400nm)，另一方面，使第2要素元件21b的凹凸面1a中的梯数为4梯且使每一梯的深度为190nm(最大深度570nm)。在该情况下，用绿色再现第1要素元件21a的1级衍射光像100b-1并且用红色再现-1级衍射光像100c-1，并用蓝色再现第2要素元件21b的1级衍射光像100b-2并且用红色再现-1级衍射光像100c-2。而且，对这些光像进行合成，从而最终地在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现红紫色的光像和黄色的光像。另外，在图32A～图32C所示的例子中，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光像100c-1和利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光像100c-2具有同系色的颜色(即，红色)，但是，也可以具有相互不同的系统的颜色。
此外，作为另一方式，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1要素元件21a的1级衍射光的衍射效率的波长分布可以与关于第2要素元件21b的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，并且，关于第1要素元件21a的-1级衍射光的衍射效率的波长分布可以与关于第2要素元件21b的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同。在该情况下，也可以，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像重叠，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像重叠。特别优选地，利用第1要素元件21a再现的1级衍射光的光像100b-1具有与利用第2要素元件21b再现的1级衍射光的光像100b-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，1级衍射光的光像100b-1和1级衍射光的光像100b-2的各自的50％以上)重叠。同样，优选地，利用第1要素元件21a再现的-1级衍射光的光像100c-1具有与利用第2要素元件21b再现的-1级衍射光的光像100c-2大致相同的尺寸并且在大部分中(例如，-1级衍射光的光像100c-1和-1级衍射光的光像100c-2的各自的50％以上)重叠。
在该情况下，利用如图32A所示的第1要素元件21a再现的光像100a-1、100b-1、100c-1与利用在图32B中带有括号而示出标记的第2要素元件21b再现的光像100a-2、100b-2、100c-2重叠，可再现如图32C所示的光像100。即，能够在以0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现相同形状并且不同颜色的光像。
另外，在本变形例的全息构造体11中，第1要素元件21a和第2要素元件21b的配置方式未限定于上述的格子花纹状。例如，也可以利用长条状配置或组合格子花纹状配置和长条状配置所得的配置方式，配置有第1要素元件21a和第2要素元件21b。
[变形例2-3]
与上述的全息构造体11同样，本变形例的全息构造体11具有多个要素元件21，该多个要素元件21构成为通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像的傅立叶变换全息图。各要素元件21具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面1a，利用第1波段的光(即，包含第1波长(表示上述的最大衍射效率的波长)的光的1级衍射光)再现第1光像，利用与第1波段不同的第波段的光(即，包含与第1波长不同的第2波长(表示上述的最大衍射效率的波长)的光的-1级衍射光)再现与第1光像呈点对称的第2光像。特别地，第1光像和第2光像中的一方被再现为红色。
即，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在该一方的衍射效率的波长分布中的680nm以上且780nm以下的波段处形成极大值。此外，通过使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的另一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率能够在该另一方的衍射效率的波长分布中的比680nm小的波段处形成极大值。
图33是示出变形例2-3的反射型全息构造体11的一例的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图，特别示出再现光的入射角度为0°的情况。图34示出在再现光的入射角度为0°的情况下利用具有图33所示的特性的全息构造体11再现的光像100的例子。图35是示出图33的全息构造体11的0级衍射光(W0)、1级衍射光(W1)和-1级衍射光(W-1)各自的波长分布的曲线图，特别示出再现光的入射角度为30°的情况。图36示出在再现光的入射角度为30°的情况下利用具有图35所示的特性的全息构造体11再现的光像100的例子。另外，在图33和图35中，横轴表示波长，纵轴表示衍射效率。
例如，在使反射型全息构造体11的各要素元件21的凹凸面1a中的梯数为8梯且使每一梯的深度为207nm(最大深度为1449nm)的情况下，全息构造体11能够实现具有图33和图35所示的衍射特性的全息构造体11。即，在再现光对于全息构造体11的入射角度为0°的情况下，0级衍射光可能在621nm处具有峰值波长，1级衍射光可能在552nm处具有峰值波长，-1级衍射光可能在709nm处具有峰值波长。另一方面，在再现光对于全息构造体11的入射角度为30°的情况下，0级衍射光可能在540nm附近处具有峰值波长，1级衍射光可能在473nm处具有峰值波长，-1级衍射光可能在624nm处具有峰值波长。
根据图33和图35可知，一般而言，各衍射光的峰值波长伴随再现光对于全息构造体11的入射角度从0°起增大而向短波长侧偏移。另一方面，可见光波段中的各色系的波段的宽度在色系之间不均等，特别是，与红色系对应的波段比与其他色系对应的波段宽。因此，基于在红色系的波段中具有峰值波长的衍射光的光像存在以下趋势：即使再现光的入射角度发生改变，再现像的颜色深浅也保持红色，难以发生变化。另一方面，基于在除了红色系以外的其他色系的波段中具有峰值波长的衍射光的光像存在以下趋势，当再现光的入射角度发生变化时，再现像的颜色容易变化为短波长侧的颜色。
因此，通过调整全息构造体11的衍射特性(特别是，上述的最大衍射效率)，并主要利用红色光(特别是与680nm以上且780nm以下的波长对应的光)再现基于1级衍射光的光像(即第1光像)和基于-1级衍射光的光像(即第2光像)中的至少一方，即使再现光的入射角度发生改变，也能够以红色再现该至少一方的光像。
特别是，也可以将基于1级衍射光的再现像和基于-1级衍射光的再现像中的一方设定为红色(特别是与680nm以上780nm以下的波长对应的颜色)，并且将另一方设定为除了红色以外的颜色。例如，在具有图33和图35所示的衍射特性的全息构造体11中，在再现光的入射角度为0°的情况下，如图33和图34所示，-1级衍射光像100c具有红色并且1级衍射光像100b具有绿色，但是，在再现光的入射角度为30°的情况下，如图35和图36所示，-1级衍射光像100c维持红色，但1级衍射光像100b成为蓝色。
这样，根据本变形例的全息构造体11，即使改变再现光的入射角度，也能够用红色再现基于1级衍射光的光像和基于-1级衍射光的光像中的至少一方。这样的全息构造体11还能够用于设计用途，但是，特别适于真伪判定等安全用途。观察者50能够改变白色光对于全息构造体11的入射角度并观察1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c，根据1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c的一方或双方是否维持红色的状态而容易并且可靠地判定全息保持体10的真伪。
另外，优选地，在上述的一方的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的极大值。即，优选地，上述的一方的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的第二大的衍射效率的极大值小于最大衍射效率的一半。在该情况下，能够有效地防止线的周缘的颜色渗色、变粗，从而再现高精细的光像。
[第1-3实施方式]
在本实施方式中，对与上述的第1-1实施方式、第1-2实施方式以及它们的变形例相同或类似的要素标注相同的标记，省略其详细的说明。此外，省略关于与上述的第1-1实施方式、第1-2实施方式以及它们的变形例相关的说明事项中的、也能够同样地应用于本实施方式的全息构造体11的事项的详细说明。
本实施方式的全息保持体10和全息构造体11具有与上述的第1-1实施方式相同的结构，全息构造体11具有如图1、图2和图5～图7所示的要素元件21和凹凸面1a，并且也可以为反射型(参照图3)和透过型(参照图4)中的任意一个。
本实施方式的全息构造体11通过在所再现的光像中使0级衍射光的影响比现有的光调制元件实质上低，能够提供视觉辨认性较高的再现像。
图37是示出光的波长(横轴)与光谱光视效率(纵轴)的关系的曲线图。光谱光视效率表示人眼感觉到的明亮度的强度，是通过设人眼以作为最大灵敏度的波长感觉到的明亮度的强度为“1”、感觉到其他波长的明亮度的程度为1以下的相对比表示的无因次数。
被人眼实际观察到的再现像的明亮度对于对将入射到全息构造体11的再现光的波长强度分布与衍射效率相加所得的值进一步加上光谱光视效率所得的明亮度。因此，通过将0级衍射光的峰值波长设定为光谱光视效率表示0.005以下的波段(具体而言，421nm以下或697nm以上)，与现有的光调制元件相比，能够使0级衍射光在视觉上显著地不明显。
因此，在本实施方式的全息构造体11中，关于各要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。在该情况下，由于能够使利用0级衍射光再现的光像不明显，所以能够提高利用其他衍射光再现的光像的视觉辨认性。此外，也可以，在全息构造体11中，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。另外，关于本实施方式的全息构造体11，与上述的第1-1实施方式和第1-2的实施方式的全息构造体11同样，各要素元件21具有凹凸面1a，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在包含该最大衍射效率的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
另外，优选地，关于各要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。在该情况下，0级衍射光的大部分(即，可确保峰值衍射效率的一半以上的衍射效率的波段的0级衍射光)包含在难以视觉辨认到的421nm以下的波长或697nm以上中。因此，能够显著地使利用0级衍射光再现的光像不明显。此外，也可以，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
此外，优选地，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方在456nm以上且663nm以下的波段处具有衍射效率的极大值。在该情况下，可利用光谱光视效率较高的波段中的、1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方再现光像，能够提高该光像的鲜明性。
此外，特别优选地，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的456nm以上且663nm以下的波段处的最大衍射效率小于关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方的456nm以上且663nm以下的波段所包含的极大值的25％。在该情况下，在光谱光视效率较高的波段中，与0级衍射光的衍射效率相比，能够使1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方的衍射效率足够大。由此，能够更加有效地改善利用1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方再现的光像的视觉辨认性。
以下说明的本实施方式的全息构造体11具有构成为通过对再现光的相位进行调制来再现光像的傅立叶变换全息图的多个要素元件21，各要素元件21具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面1a。而且，如上所述，关于各要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。此外，也可以，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。
图38是示出一般的全息构造体11的波长(横轴)与衍射效率(纵轴)的关系的一例的图。图39是示出利用具有图38的衍射特性的全息构造体11再现的光像100的一例的图。图40是示出第1-3实施方式的全息构造体11的波长(横轴)与衍射效率(纵轴)的关系的一例的图。图41是示出利用具有图40的衍射特性的全息构造体11再现的光像100的一例的图。另外，在图38和图40中，0级衍射光的波长分布用“W0”表示，1级衍射光的波长分布用“W1”表示，-1级衍射光的波长分布用“W-1”表示。
具有图38的衍射特性的全息构造体11为反射型，具有与上述的图5相同的结构，各要素元件21的凹凸面1a具有4梯的凹凸构造，每一梯的深度设定为180nm，形成于折射率为1.5的全息层1上。在该情况下，如图38所示，在0级衍射光的衍射效率的波长分布中，衍射效率在可见光波段内(具体而言，540nm附近)具有峰值。因此，如图39所示，在1级衍射光像100b与-1级衍射光像100c之间，利用0级衍射光再现的光像100a以能够用绿色视觉辨认的方式出现。
另一方面，具有图40的衍射特性的全息构造体11为反射型，具有与上述的图5相同的结构，各要素元件21的凹凸面1a具有4梯的凹凸构造，每一梯的深度设定为277.5nm，由折射率为1.5的全息层1形成。在该情况下，如图40所示，关于各要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率(参照图40的标记“H0”)能够以421nm以下的波长获得。此外，关于各要素元件21的0级衍射光的该最大衍射效率形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。此外，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率也可以能够以421nm以下的波长获得，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段中的该最大衍射效率也可以形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。此外，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方在456nm以上且663nm以下的波段中具有衍射效率的极大值(参照图40的标记“H1”和“H-1”)。此外，关于各要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的456nm以上且663nm以下的波段处的最大衍射效率小于关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方的456nm以上且663nm以下的波段所包含的极大值(参照图40的标记“H1”和“H-1”)的25％。
根据具有上述的图40所示的衍射特性的全息构造体11，如图41所示，在1级衍射光像100b与-1级衍射光像100c之间，基于0级衍射光的光像不以可视觉辨认的方式出现。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的全息构造体11，由于利用0级衍射光再现的光像以不可视觉辨认或者即使能够视觉辨认但也不明显的方式出现，所以能够在不对原图像进行研究的情况下，高视觉辨认性地再现基于1级衍射光和-1级衍射光的光像100。因此，例如，在中心处再现没有明部的光像(即原图像)的情况下，也能够利用其他衍射光容易观察并鲜明地再现光像，以使无需利用0级衍射光再现的光像不引人注意。
另外，本实施方式的全息构造体11能够再现视觉辨认性比基于0级衍射光的再现像明显的现有光调制元件更优异的光像，因此，适于设计用途，并且也适于真伪判定等安全用途。特别是，通过调整全息构造体11的衍射特性，在可见光波段(例如，380nm以上且780nm以下的波段)中使0级衍射光的峰值波长与±1级衍射光的峰值波长不同，能够与全息构造体11一并使用切断0级衍射光的峰值波长的滤波器。作为一例，在380nm以上且780nm以下的波段且在0级衍射光的衍射效率的波长分布中表示最大衍射效率的一半以上的衍射效率的波段与在±1级衍射光的衍射效率的波长分布中表示最大衍射效率的一半以上的衍射效率的波段不重叠的情况下，能够使用这样的切断0级衍射光的峰值波长的滤波器。在使用这样的滤波器的情况下，能够更加可靠地防止利用0级衍射光再现光像。因此，例如，在安全用途中使用设备来判定全息构造体11的再现像的是否合适的情况下，能够进行精度较高的判定，能够提高认证的可靠性。
[凹凸面的深度]
本实施方式的全息构造体11能够通过与上述的第1-1实施方式的全息构造体11的制造方法相同方法来制造，能够将具有用于使得基于0级衍射光的光像不明显的特有凹凸深度的凹凸面1a形成于全息层1。
例如，具有本实施方式的衍射特性的反射型全息构造体11能够在如下的情况下形成：具有与上述的图5相同的结构，各要素元件21的凹凸面1a具有4梯的凹凸构造，在每一梯的深度设定为277.5nm、全息层1的折射率为1.5。在该情况下，凹凸面1a的每一梯的光路长度为832.5nm，利用-1级衍射光再现蓝色的光像，利用1级衍射光再现红色的光像，利用0级衍射光再现的光像被非常暗地再现，几乎不明显。
此外，作为其他例，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、各要素元件21的凹凸面1a具有8梯的凹凸构造、每一梯的深度设定为277.5nm的情况下，利用-1级衍射光再现蓝色的光像，利用1级衍射光再现红色的光像，利用0级衍射光再现的光像被非常暗地再现，几乎不明显。此外，在透过型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、各要素元件21的凹凸面1a具有4梯的凹凸构造、每一梯的深度设定为1665nm、折射率为1.0的空气环境下使用的情况下，利用-1级衍射光再现蓝色的光像，利用1级衍射光再现红色的光像，利用0级衍射光再现的光像被非常暗地再现，几乎不明显。
另一方面，在反射型全息构造体11中，在全息层1的折射率为1.5、各要素元件21的凹凸面1a具有4梯的凹凸构造、每一梯的深度设定为180nm的情况下，利用-1级衍射光再现红色的光像，利用1级衍射光再现蓝色的光像，利用0级衍射光再现的光像以明亮的绿色被再现，明显(参照图39)。
[凹凸面的深度与再现像的峰值波长的关系]
在用l表示在凹凸面1a的每一梯中被调制的光路长度、用m表示自然数的情况下，利用全息构造体11再现的0级衍射光的峰值波长λ0用以下的式表示，不取决于凹凸面1a的梯数N。
λ0＝l/m
如上所述，本实施方式的全息构造体11的一个特征在于利用0级衍射光再现的光像在视觉上不明显。该特征能够在光谱光视效率为0.005以上的波段(即，421nm～697nm)中不存在0级衍射光的峰值波长λ0的情况下实现。例如，在反射型全息构造体11中，在光路长度l为832.5nm的情况下，能够使0级衍射光的峰值波长度λ0为832.5/m。在该情况下，对于m＝1，成为λ0＝832.5nm，对于m＝2，成为λ0＝416.25nm，对于m＝3，成为λ0＝277.5nm。在m＝4以后的情况下，λ0成为更小的值。这些0级衍射光的峰值波长λ0不包含在光谱光视效率为0.005以上的波段(比421nm大并且比697nm小波段)中，因此，能够通过设光路长度l为832.5nm来观察0级衍射光的不明显的光像100。
[变形例3-1]
全息构造体11可以包含多个区域，也可以将配置有上述的本实施方式的多个要素元件21的区域与配置有具有其他衍射特性的多个要素元件21的区域相互并列地配置。
图42A是用于说明利用变形例3-1的反射型全息构造体11的一例再现的光像100的示意图，示出通过第1区域25再现的光像100。图42B示出通过图42A的全息构造体11的第2区域26再现的光像100。
图42A和图42B的全息构造体11包含第1区域25和第2区域26。在第1区域25中配置有多个第1类型的要素元件21，在第2区域26中配置有多个第2类型的要素元件21。此外，利用第1类型的要素元件21再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件21再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像具有关联性的形状。这里所说的具有形状的关联性的光像中例如包含具有视觉上相同的形状或大致相同的形状的光像的对，这些光像的大小可以相互相同，也可以不同。此外，具有形状的关联性的光像中例如还包含通过将彼此的光像组合来形成具有特定意图的图案、字符等的光像的对。而且，关于第1类型的要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。另一方面，关于第2类型的要素元件21的0级衍射光的最大衍射效率能够以比421nm大并且比697nm小的波长获得。此外，关于第1类型的要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率可以能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得，关于第2类型的要素元件21的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率也可以能够以比421nm大并且比697nm小的波长获得。
并且，在白色光入射到第1类型的要素元件21和第2类型的要素元件21的情况下，第1类型的要素元件21的1级衍射光像100b和第2类型的要素元件21的-1级衍射光像100c具有相同系色(例如，红色)，第1类型的要素元件21的-1级衍射光像100c和第2类型的要素元件21的1级衍射光像100b具有相同系色(例如，蓝色)。
当白色光入射到上述的第1区域25时，如图42A所示，基于第1类型的要素元件21的1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c以可视觉辨认的方式被再现，但是，0级衍射光的光像以无法视觉辨认或者不明显的方式被再现。另一方面，当白色光入射到配置有上述的第2类型的要素元件21的第2区域26时，如图42B所示，与1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c一起以可视觉辨认的方式再现0级衍射光像100a。
而且，在图42A和图42B所示的全息构造体11中，彼此相邻地设置有第1区域25和第2区域26。观察者50通过使全息构造体11移动并连续地反复通过第1区域25再现的光像100的观察和通过第2区域26再现的光像100的观察，能够识别1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c的形状和颜色的相同性，并识别是否存在0级衍射光像100a的变化。这样的全息构造体11还能够用于设计用途，但是，特别适于真伪判定等安全用途。观察者50能够使用白色光根据是否存在0级衍射光像100a的变化而容易且可靠地判定全息保持体10的真伪。
[用途]
上述的全息构造体11(光调制元件)和全息保持体10的使用方式、用途未特别限定，例如，能够用作再现角色像等娱乐用途和设计用途。此外，在安全用途中，例如，能够将全息构造体11(光调制元件)应用于以下的对象。在使用全息保持体10作为信息记录介质的情况下，能够将本发明的光调制元件和信息记录介质应用于例如护照、ID证、纸币、信用卡、兑换券、商品券、其他票券、公共文档、记录有个人信息或机密信息等各种信息的其他介质和具有金钱价值的其他介质等，能够防止这些的伪造。这里所说的ID证例如包含国民ID证、许可证、会员证、员工证、学生证等。在全息保持体10中，保持全息构造体11的基材(参照图2的标记“4”)例如能够通过纸、树脂、金属、合成纤维或者这些的组合来构成。此外，在基材上形成有开口部(参照图2的标记“4a”)的情况下，可以用全息构造体11覆盖该开口部的整个范围，也可以仅将该开口部的一部分配置于全息构造体11。该全息构造体11在外观上能够构成为透明部件。例如，将配置于保持透过型保持全息构造体11的全息保持体10的背面侧，观察者从全息保持体10的表面侧通过全息构造体11观察点光源，由此观察者能够视觉辨认全息构造体11所记录的安全信息。该安全信息例如能够用于全息保持体10的真伪判定等。
此外，能够通过任意的方法将本发明的光调制元件应用于上述的全息保持体10，例如，能够使用在全息保持体10的表面上的凹凸形成、转印、粘贴、夹入或者嵌入等方法，使本发明的光调制元件保持于任意的物体(即，全息保持体10)。因此，可以利用构成全息保持体10的部件的一部分形成全息构造体11，也可以将全息构造体11附加地设置于全息保持体10。
此外，上述的全息构造体11可以单独地用于各种用途，也可以与印刷层等其他功能层一起使用而用于各种用途。
[全息层的结构材料]
构成全息层1的材料未特别限定，但是，如上所述，能够由各种树脂构成全息层1。以下，列举各种树脂的具体例。
作为构成全息层1的热固化性树脂，例如，可举出不饱和聚酯树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、环氧改性丙烯酸树脂、环氧改性不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、苯酚树脂等。此外，作为构成全息层1的热塑性树脂，例如，可举出聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸酯树脂、丙烯酰胺树脂，硝酸纤维素树脂，聚苯乙烯树脂等。这些树脂可以为单独均聚物，也可以为由2种以上的结构成分构成的共聚物。此外，这些树脂可以单独地使用，也可以一并使用2种以上。
上述的热固化性树脂或热塑性树脂可以包含各种异氰酸酯化合物，环烷酸钴、环烷酸锌等金属皂、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等有机过氧化物、二苯甲酮、苯乙酮，蒽醌、萘醌，偶氮二异丁腈，二苯硫醚等热或者紫外线固化剂。
作为构成全息层1的电离辐射线固化性树脂，例如，优选环氧改性丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯改性丙烯酸酯树脂、丙烯酸改性聚酯树脂等，其中优选氨基甲酸酯改性丙烯酸酯树脂，特别优选用在日本特开2007-017643号公报中所示的化学式表示的氨基甲酸酯改性丙烯酸树脂。
在使上述电离辐射线固化性树脂发生固化时，能够以交联构造、粘度的调整等为目的，一并使用单官能或多官能的单体和低聚物等。作为上述单官能单体，例如，可举出(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸酯、(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸酯等单(甲基)丙烯酸酯等。此外，作为双官能以上的单体，当按照骨架构造进行分类时，可举出多元醇(甲基)丙烯酸酯(例如，环氧改性多元醇(甲基)丙烯酸酯、内酯改性的多元醇(甲基)丙烯酸酯等)、聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、以及其他聚丁二烯基、异氰尿酸系、乙内酰脲系、三聚氰胺系、磷酸系、酰亚胺系、磷烯系等具有骨架的聚(甲基)丙烯酸酯等。并且，可以使用作为紫外线、电子线固化性的各种单体、低聚物，聚合物。
更加详细而言，作为双官能的单体、低聚物，例如，可举出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1.6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯等。作为三官能的单体、低聚物、聚合物，例如，可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、脂肪族三(甲基)丙烯酸酯等。作为四官能的单体、低聚物，例如，可举出季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、脂肪族四(甲基)丙烯酸酯等。作为五官能以上的单体、低聚物，例如，可举出二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。此外，可举出具有聚酯骨架、氨基甲酸酯骨架，磷腈骨架的(甲基)丙烯酸酯等。官能基数未特别限定，但是，当官能基数比3小时，存在耐热性下降的趋势，此外，在超过20的情况下，存在灵活性下降的趋势，因此，特别优选官能基数位于3～20的范围内。
如上所述的单官能或多官能的单体、低聚物的含量能够适当调整，但是，通常，相对于100重量份的电离辐射线固化性树脂位于50重量份以下，其中优选0.5重量份～20重量份的范围内。
此外，也可以在全息层1中根据需要适当地添加有光聚合引发剂、阻聚剂、恶化抑制剂、增塑剂、润滑剂、染料、颜料等着色剂、表面活性剂、消泡剂、流平剂和触变剂等添加剂。
在全息层1具有自支撑性的情况下，全息层1的膜厚优选为0.05mm～5mm的范围内，其中更优选为0.1mm～3mm的范围内。另一方面，在全息层1以不具有自支撑性的方式形成在(透明)基材上的情况下，全息层1的膜厚优选位于0.1μm～50μm的范围内，其中更优选位于2μm～20μm的范围内。此外，全息层1的尺寸(例如。俯视观察尺寸)能够根据全息构造体11的用途适当地设定。
[其他变形例]
如图5所示，在上述的各实施方式和各变形例中使用的全息构造体11由多个要素元件21构成，但是，也可以由单一的要素元件21构成全息构造体11。
此外，各要素元件21的俯视观察尺寸和俯视观察形状也未特别限定，各要素元件21能够具有任意的尺寸和形状。例如，关于各要素元件21的俯视观察形状，可以为正方形、长方形、梯形等四边形、其他多边形状(例如，三角形、五边形、六边形等)、真圆、椭圆、其他圆形、星型形状或者心形形状等，全息构造体11也可以具有两种以上的俯视观察形状的要素元件21。
此外，也可以在全息构造体11中附加任意的功能层，例如，还可以通过透明蒸镀层覆盖全息构造体11。特别是，通过设置不具有光泽的透明蒸镀层，还能够防止全息构造体11具有光泽，从而隐藏全息构造体11。基于隐藏全息构造体11的观点，这样的透明蒸镀层的总透光率优选为80％以上，特别更优选为90％以上。此外，在反射型全息构造体11中，能够利用反射性蒸镀层(参照图2的反射层2)覆盖全息构造体11。作为反射性蒸镀层的结构材料，例如可举出Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Se、Rb、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Au、Pb或Bi等金属。此外，作为透明蒸镀层的结构材料，例如可举出以ZnS、TiO2等为代表的上述金属的氧化物和硫化物。可以单独地使用这些材料构成蒸镀层，也可以组合2个以上的材料构成蒸镀层。
基于期望的反射性、色调、花纹和用途等观点，设置在全息层1上(特别是凹凸面1a上)的蒸镀层的厚度能够适当地设定，例如优选位于
Figure BDA0002402384020000491
的范围内，其中更优选位于
Figure BDA0002402384020000492
的范围内。特别是，在优选蒸镀层的透明性的情况下，蒸镀层的厚度优选为
Figure BDA0002402384020000493
以下，另一方面，在优选蒸镀层的遮盖力的情况下，蒸镀层的厚度优选为超过
Figure BDA0002402384020000494
的厚度。此外，作为蒸镀层的形成方法，可以采用蒸镀层的一般形成方法，例如，可举出真空蒸镀法、溅镀法和离子镀法等。
<第2例示方式>
在本例示方式中，对与上述的第1例示方式相同或类似的要素标注相同的标号，省略其详细的说明。
[第2-1实施方式]
图8还示出第2例示方式的各要素元件21的1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系例。在图8中，横轴表示波长，纵轴表示衍射效率。衍射效率用使用向某一方向衍射的光的放射束除以入射到各要素元件21的光的放射束所得的量表示，在用P表示向某一方向衍射的衍射放射束、用P0表示入射放射束的情况下，衍射效率η为用“η＝P/P0”表示的无因次数。各要素元件21与波长对应地表示特有的衍射效率，在图8所示的例子中，具有580nm附近的波长(参照图8的标记“H1”)的光对于1级衍射光示出极大值Dmax。另外，图8示出1级衍射光的波长分布的一例，但是，-1级衍射光的波长分布也表示与波长对应的特有的衍射效率并且在特定的波长中表示衍射效率的极大值。
图9是用于说明利用全息构造体11再现的光像100的示意图。另外，在图9～图12的每个图中，用标记“51a”表示在反射型全息构造体11中使用的光源，用标记“51b”表示在透过型全息构造体11中使用的光源。此外，在以下的说明中，使用标记“51”统一表示这些光源51a、51b。
一般而言，在衍射现象中，入射光的波长越大，除了0级衍射光以外的衍射光的衍射角越大。因此，在白色光从光源51入射到遍及可见光波段的整体地具有相同程度的衍射效率的一般的全息构造体11的情况下，全息构造体11再现如图9所示的彩虹色的光像100。另一方面，在可见光的波段所包含的380nm以上并且小于780nm的波段中，白色光从光源51入射到1级衍射光和-1级衍射光中的任意一方仅具有一个衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，表示0.15以上的衍射效率的极大值、并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，表示0.3以上的衍射效率的极大值)的全息构造体11的情况下，全息构造体11再现如图10～图12所示的单色的光像100。
即，图10～图12的全息构造体11(特别是，凹凸面1a)具有最适合特定的波长及其附近的波段的光的衍射构造，选择性地使用具有各种波长的光中的、特定的波长及其附近的波段的光来再现特定颜色的光像100。例如，图10的全息构造体11的一级衍射光或-1级衍射光的衍射效率在蓝色系的波段中示出极大值，再现蓝色的光像100。图11的全息构造体11的一级衍射光或-1级衍射光的衍射效率在绿色系的波段中示出极大值，再现绿色的光像100。图12的全息构造体11的一级衍射光或-1级衍射光的衍射效率在红色系的波段中示出极大值，再现红色的光像100。另外，图10～图12的光像100的大小相互不同，但是，这是基于由于构成光像100的光(即，1级衍射光和/或-1级衍射光)的波长的不同引起的衍射角的不同。
这样，即使在入射有白色光的情况下，在380nm以上并且小于780nm波段中衍射效率示出极大值(特别是单一的极大值)的全息构造体11也能够再现单色的光像100。以这样的方式再现的光像100几乎不包含由于色散引起的模糊，成为鲜明的像。此外，由于能够以特定颜色再现光像100，所以还能够给与观察者50基于颜色的特定的印象，例如，能够以在通常的概念上符合利用光像100表示的具体概念的颜色再现光像100，向观察者50明确地传递光像100表示的概念。并且，由于将全息构造体11构成为再现特定的单色的光像100，所以例如在真伪判定中，作为判定的基础，不仅能够使用所再现的光像100的“图案”，还能够使用该光像100的“颜色”，能够进行可靠性较高的真伪判定。此外，以下说明的本实施方式的全息构造体11无需追加选择性地透过或反射特定波段的光的层，因此能够减少制造成本，并且，即使观察者50通过全息构造体11观察周围，观察像也无不舒适感。
在上述的特性的基础上，关于本实施方式的全息构造体11，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值。即，本实施方式的各要素元件21的1级衍射光和-1级衍射光双方或者仅1级衍射光和-1级衍射光中的任意一方能够在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。具体而言，如后所述，通过调整凹凸面1a的梯数和深度、构成全息构造体11(特别是全息层1)的材料的折射率和其他相关参数，能够使各要素元件21具有期望的衍射特性。根据具有这样的衍射效率的波长分布的全息构造体11，通过使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化，能够使利用1级衍射光和-1级衍射光再现的光像的颜色发生变化，还能够使光像的至少一部分在视觉上消失或者使光像的至少一部分在视觉上出现。
表示各衍射光的衍射效率的极大值的波长伴随使再现光对于各要素元件21的入射角度从0°起增大而向短波长侧偏移。因此，在1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)的全息构造体11中，当使再现光对于各要素元件21的入射角度增大时，能够使表示1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方的衍射效率的该极大值的波长比380nm小(即，短)。在该情况下，在使再现光的入射角度增大之前用可见光波段内(即，380nm以上且600nm以下的波段)表示的衍射效率的极大值在使再现光的入射角度增大之后用可见光波段外(即，紫外线波段)表示。因此，由表示该极大值的波长的光及其附近的波段的光构成的光像伴随再现光的入射角度的增大而从视觉上可观察到的状态变化为无法观察到的状态(或难以识别的状态)。
另一方面，在1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方在780nm以上且1200nm以下的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)的全息构造体11中，当使再现光对于各要素元件21的入射角度增大时，能够使表示1级衍射光和-1级衍射光中的至少一方的衍射效率的该极大值的波长比780nm小。在该情况下，在使再现光的入射角度增大之前用可见光波段外(即，红外线波段)表示的衍射效率的极大值在使再现光的入射角度增大之后用可见光波段内(即，小于780nm波段)表示。因此，由表示该极大值的波长的光及其附近的波段的光构成的光像伴随再现光的入射角度的增大而从视觉上无法观察到的状态(或难以识别的状态)变化为可观察到的状态。
这样，本实施方式的全息构造体11构成为通过使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化，能够使再现光像的光的波段比380nm小或比780nm小。一般而言，比380nm小的波段的光相当于紫外线，此外，780nm以上的波段的光相当于红外线，紫外线和红外线均通常无法视觉辨认或难以视觉辨认。因此，也可以将各要素元件21的衍射特性设定成在使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化之前使得构成光像的主要光的波段为380nm以上并且比780nm小(特别是380nm以上且600nm以下)并在使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化之后使得构成光像的主要光的波段比380nm小。在该情况下，能够根据再现光的入射角度的变化而使所再现的光像从可视觉辨认的状态向难以视觉辨认的状态(或者完全不可视觉辨认的状态)推移。这样，根据本实施方式的全息构造体11，通过使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化，还能够使光像不可见。另一方面，也可以将各要素元件21的衍射特性设定成在使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化之前使得构成光像的主要光的波段为780nm以上(特别是，780nm以上且1200nm以下)并在使再现光入射到各要素元件21的入射角度发生变化之后使得构成光像的主要光的波段为380nm以上并且比780nm小。在该情况下，能够根据再现光的入射角度的变化而使所再现的光像从难以视觉辨认的状态(或者完全不可视觉辨认的状态)向可视觉辨认的状态推移。
这样的视觉上的光像的出现和消失的变化能够被观察者非常简单并且可靠地识别。因此，本实施方式的全息构造体11不仅用于设计用途，在真伪判定等安全用途中也非常地有用。例如，在将全息构造体11用于设计用途，利用全息构造体11再现特定的角色等图案的光像的情况下，在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化的前后，使该图案的光像的一部分消失或出现，由此，能够将伴随移动(即，视觉上的变化)的图案再现为光像。此外，在将全息构造体11用于真伪判定用途，利用全息构造体11再现规定的真伪判定用的图案的光像的情况下，通过使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化而使该图案的光像的一部分消失或出现，能够简单且可靠地进行基于这样的图案的消失或出现的真伪判定。
例如，也可以，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值，并且另一方在比600nm大且小于780nm波段中具有衍射效率的极大值。
即，也可以，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在380nm以上且600nm以下的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)，并且，另一方在比600nm大且小于780nm波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。在该情况下，能够在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之前，在可在视觉上识别的状态下再现1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像双方，能够在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之后，使1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像的一方在视觉上消失，使另一方维持可视觉上识别的状态。
此外，也可以，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在780nm以上且1200nm以下的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)，并且，另一方在比600nm大且小于780nm波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。在该情况下，能够在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之前，在仅可在视觉上识别的状态下再现1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像的一方，能够在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之后，使1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像的另一方在视觉上出现，从而在可在视觉上识别状态下再现两个衍射光的光像。
另外，在上述的本实施方式的全息构造体11的各要素元件21中，与1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方所包含的衍射效率的极大值相关的半值全宽FWHM优选为200nm以下。在该情况下，能够利用所限定的波段的光构成1级衍射光和/或-1级衍射光，能够防止所再现的光像中的混色，并在视觉上清楚地识别伴随再现光对于各要素元件21的入射角度的变化的光像的消失或出现。另外，这里所说的半值全宽FWHM表示在衍射效率的波长分布中具有极大值Dmax的一半值(Dmax/2)的位置处的波段(波长宽度)(参照图8)。
另外，在本实施方式的全息构造体11中，再现光对于各要素元件21的具体入射角度未特别限定，但是，一般将入射角度设定为例如0°以上且80°以下的范围，还能够将入射角度设定为例如0°以上且70°以下、60°以下、50°以下或者40°以下的范围从而提高使用上的便利性。另外，在通常用途中，作为再现光对于全息构造体11的入射角度，多数情况下，假想0°或0°附近的角度(例如，0°～45°的范围的角度、0°～30°的范围的角度或者0°～20°的范围的角度)。因此，也可以将这些假想角度设定为“光像的至少一部分的消失或出现所需的、再现光对于各要素元件21的入射角度的变化之前的角度”。这里所说的“光像的至少一部分的消失或出现所需的、再现光对于各要素元件21的入射角度的变化之前的角度”表示光像的变化(消失或出现)的前后的再现光的入射角度(即，第1入射角度和第2入射角度)中的、角度更小的入射角度(即，更接近0°的入射角度)。此外，如上所述的光像的至少一部分的消失或出现所需的“再现光对于各要素元件21的入射角度的变化角度(＝|变化后的入射角度-变化前的入射角度|)”未特别限定。但是，光像的至少一部分的消失或出现所需的“再现光对于各要素元件21的入射角度的变化角度”通常优选为10°～50°的范围的角度，更优选为20°～40°的范围的角度，进一步优选为30°的附近的角度(例如25°～35°)。另外，这些角度的设定通过适当地调整全息构造体11的衍射特性来实现。
因此，作为一例，在再现光对于各要素元件21的入射角度为0°或0°附近的角度(例如，0°～45°的范围的角度、0°～30°的范围的角度或者0°～20°的范围的角度)的情况下，也可以将本实施方式的全息构造体11构成为关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。在该情况下，也可以将光像的至少一部分的消失或出现所需的、再现光对于各要素元件21的入射角度的变化角度例如设定为40°以下、30°以下、20°以下、10°以下或者5°以下的角度。
另外，如上所述的光像的至少一部分的消失或出现可以与再现光对于各要素元件21的入射角度的增大对应地产生，也可以与再现光对于各要素元件21的入射角度的减少对应地产生。如上所述，通过使再现光对于各要素元件21的入射角度增大，能够使表示各衍射光的衍射效率的极大值的波长向短波长侧偏移。这也意味着，通过使再现光对于各要素元件21的入射角度减少，能够使表示衍射光的衍射效率的极大值的波长向长波长侧偏移。
因此，也可以，例如，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之前在比380nm小的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)，在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之后在380nm以上且600nm以下的波段中具有衍射效率的该极大值。在该情况下，能够使在再现光对于各要素元件21的入射角度的变化之前视觉上未识别出的光像的至少一部分在再现光对于各要素元件21的入射角度的变化之后在视觉上出现。此外，也可以，关于各要素元件21的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之前在比780nm小的波段中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)，在使再现光对于各要素元件21的入射角度发生变化之后在780nm以上且1200nm以下的波段中具有衍射效率的该极大值。在该情况下，能够使在再现光对于各要素元件21的入射角度的变化之前视觉上识别出的光像的至少一部分在再现光对于各要素元件21的入射角度的变化后在视觉上消失。
以下，对具有各种特征性的衍射特性的全息构造体11的代表例(实施模式)进行例示。
[第1实施模式]
图43～图45是示出第1实施模式的各要素元件21的衍射特性的曲线图，图43示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况，图44示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况，图45示出再现光对于各要素元件21的入射角度为50°的情况。在图43～图45中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示衍射效率，0级衍射光的波长分布用“W0”表示，1级衍射光的波长分布用“W1”表示，-1级衍射光的波长分布用“W-1”表示。
图46～图48示出利用具有第1实施模式的各要素元件21的全息构造体11再现的光像100的例子，图46示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况下的光像100，图47示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况下的光像100，图48示出再现光对于各要素元件21的入射角度为50°的情况下的光像100。即，图46所示的光像100是利用表示图43的衍射特性的要素元件21再现的光像，图47所示的光像100是利用表示图44的衍射特性的要素元件21再现的光像，图48所示的光像100是利用具有图45的衍射特性的要素元件21再现的光像。另外，在图46～图48所示的光像100中，1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c具有相同的形状(在图示的例子中，“F”形状)并且呈点对称地再现。
在本模式的各要素元件21中，如图43所示，在380nm以上小于780nm波段中，在再现光的入射角度为0°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长设定为600nm，表示1级衍射光的极大值的波长设定为533nm，将表示-1级衍射光的极大值的波长设定为685nm。此外，在本模式的各要素元件21中，如图44所示，在再现光的入射角度为30°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长设定为519nm附近，表示1级衍射光的极大值的波长设定为457nm，表示-1级衍射光的极大值的波长设定为601nm。此外，在本模式的各要素元件21中，如图45所示，在再现光的入射角度为50°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长和表示1级衍射光的极大值的波长设定为可见光波段外(即，比380nm小的波段)，表示-1级衍射光的极大值的波长设定为449nm。
这样，在再现光的入射角度为0°和30°的情况下，0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光均主要由可见光波段所包含的光构成。但是，在再现光的入射角度为30°的情况下，与再现光的入射角度为0°的情况相比，分别构成0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的主要光整体向短波长侧偏移。此外，在再现光的入射角度为50°的情况下，分别构成0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的主要光整体上进一步向短波长侧偏移，构成-1级衍射光的主要光停留于可见光波段，但是，构成0级衍射光和1级衍射光的主要光从可见光波段偏离而偏移到不可视觉辨认的紫外线的波段。
因此，利用本实施模式的全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100成为如图46～图48所示。即，在再现光的入射角度为0°的情况下，如图46所示，再现以黄色系～橙色系的0级衍射光像100a为中心呈点对称地配置的绿色的1级衍射光像100b和红色的-1级衍射光像100c。此外，在再现光的入射角度为30°的情况下，如图47所示，再现以绿色系的0级衍射光像100a为中心呈点对称地配置的蓝色的1级衍射光像100b和黄色的-1级衍射光像100c。此外，在再现光的入射角度为50°的情况下，如图48所示，以可视觉辨认的方式再现蓝色的-1级衍射光像100c，但是，0级衍射光像100a和1级衍射光像100b无法被再现为可视觉辨认的光像(即，被再现为不可视觉辨认的紫外线的光像)。另外，实际上，由可见光波段外的光主要构成的这些光像包含一些可见光波段内的光，因此，还有时根据观察者的不同，能够视觉辨认这些光像100a、100b，但是，即使在这样的情况下，也被识别为不鲜明的光像。
这样，构成所再现的光像100(即0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c的每一个)的光的波长伴随使入射到各要素元件21的再现光的入射角度从0°起增大而向短波长侧偏移。而且，当再现光的入射角度比某一角度(在本实施模式中，30°～50°之间的某一角度)大时，无法视觉辨认到光像100的至少一部分。
这样的衍射特性例如能够通过全息层1的折射率为1.5、使凹凸面1a中的梯数为8梯、使每一梯的深度(参照图6的标记“d”)为200nm和使最大深度(参照图6的标记“D”)为1400nm的反射型全息构造体11(即，反射型要素元件21)来实现。
此外，作为另一方式，例如，通过全息层1的折射率为1.5、使凹凸面1a中的梯数为8梯、使每一梯的深度为225nm和使最大深度为1575nm的反射型全息构造体11(即，反射型要素元件21)，也能够实现如上所述的衍射特性。根据该方式，在再现光的入射角度为0°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长设定为675nm，表示1级衍射光的极大值的波长设定为600nm，将表示-1级衍射光的极大值的波长设定为771nm，0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c被再现为可视觉辨认的光像。另一方面，在再现光的入射角度为50°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长设定为432nm，表示1级衍射光的极大值的波长设定为376nm，将表示-1级衍射光的极大值的波长设定为508nm，0级衍射光像100a和-1级衍射光像100c被再现为可视觉辨认的光像，但是，1级衍射光像100b被再现为基本上无法视觉辨认的光像。
[第2实施模式]
图49～图50是示出第2实施模式的各要素元件21的衍射特性的曲线图，图49示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况，图50示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况。在图49～图50中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示衍射效率，0级衍射光的波长分布用“W0”表示，1级衍射光的波长分布用“W1”表示，-1级衍射光的波长分布用“W-1”表示。
图51～图52示出利用具有第2实施模式的各要素元件21的全息构造体11再现的光像100的例子，图51示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况下的光像100，图52示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况下的光像100。即，图51所示的光像100是利用表示图49的衍射特性的要素元件21再现的光像，图52所示的光像100是利用表示图50的衍射特性的要素元件21再现的光像。另外，在图51～图52所示的光像100中，1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c具有相同的形状(在图示的例子中，“F”形状)并且呈点对称地再现。
在本模式的各要素元件21中，如图49所示，在再现光的入射角度为0°的情况下，表示-1级衍射光的极大值的波长设定为可见光波段内的439nm，但是，表示0级衍射光和1级衍射光的极大值(特别是，衍射效率为0.3以上的极大值)的波长设定为比380nm小的波长。此外，在本模式的各要素元件21中，如图50所示，在再现光的入射角度为30°的情况下，表示0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的任意一个的极大值(特别是，衍射效率为0.3以上的极大值)的波长均设定为比380nm小的波长。
这样，在再现光的入射角度为0°的情况下，0级衍射光和1级衍射光主要由可见光波段外的光构成，-1级衍射光主要由可见光波段内的光构成。另一方面，在再现光的入射角度为30°的情况下，与再现光的入射角度为0°的情况相比，分别构成0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的主要光整体向短波长侧偏移，0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光均主要由可见光波段外的光构成。
因此，利用本实施模式的全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100成为如图51～图52所示。即，在再现光的入射角度为0°的情况下，如图51所示，以可视觉辨认的方式再现蓝色的-1级衍射光像100c，但是，0级衍射光像100a和1级衍射光像100b无法被再现为可视觉辨认的光像(即，被再现为不可视觉辨认的紫外线的光像)。此外，在再现光的入射角度为30°的情况下，如图52所示，0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c均未被再现为可视觉辨认的光像(即，被再现为不可视觉辨认的紫外线的光像)，光像100整体上未被视觉辨认。另外，实际上，主要由可见光波段外的光构成的这些光像包含一些可见光波段内的光，因此，还有时根据观察者的不同，能够视觉辨认这些光像，但是，即使在这样的情况下，也被识别为不鲜明的光像。
这样，在本实施模式中，构成所再现的光像100(即0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c的每一个)的光的波长也伴随使入射到各要素元件21的再现光的入射角度从0°起增大而向短波长侧偏移。而且，当再现光的入射角度比某一角度(在本实施模式中，0°～30°之间的某一角度)大时，无法视觉辨认到光像100的整体(参照图52)。因此，通过使再现光对于全息构造体11的入射的斜率发生变化，能够使光像100的至少一部分(在本实施模式中为-1级衍射光像100c)的可视觉辨认的再现实质上接通/断开。
这样的衍射特性例如能够通过全息层1的折射率为1.5、使凹凸面1a中的梯数为8梯、使每一梯的深度为128nm和使最大深度为896nm的反射型全息构造体11(即，反射型要素元件21)来实现。
[第3实施模式]
图53～图54是示出第3实施模式的各要素元件21的衍射特性的曲线图，图53示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况，图54示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况。在图53～图54中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示衍射效率，0级衍射光的波长分布用“W0”表示，1级衍射光的波长分布用“W1”表示，-1级衍射光的波长分布用“W-1”表示。
图55～图56示出利用具有第3实施模式的各要素元件21的全息构造体11再现的光像100的例子，图55示出再现光对于各要素元件21的入射角度为0°的情况下的光像100，图56示出再现光对于各要素元件21的入射角度为30°的情况下的光像100。即，图55所示的光像100是利用表示图53的衍射特性的要素元件21再现的光像，图56所示的光像100是利用表示图54的衍射特性的要素元件21再现的光像。另外，在图55～图56所示的光像100中，1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c具有相同的形状(在图示的例子中，“F”形状)并且呈点对称地再现。
在本模式的各要素元件21中，如图53所示，在再现光的入射角度为0°的情况下，表示1级衍射光的极大值的波长设定为642nm，表示0级衍射光的极大值的波长设定为702nm，但是，表示-1级衍射光的极大值(特别是，衍射效率为0.3以上的极大值)的波长设定为比780nm大的波长(具体而言802nm)。此外，在本模式的各要素元件21中，如图54所示，在再现光的入射角度为30°的情况下，表示0级衍射光的极大值的波长设定为606nm，表示1级衍射光的极大值的波长设定为533nm，以及表示-1级衍射光的极大值的波长设定为705nm。
这样，在再现光的入射角度为0°的情况下，0级衍射光和1级衍射光主要由可见光波段内的光构成，-1级衍射光主要由可见光波段外的光构成。另一方面，在再现光的入射角度为30°的情况下，与再现光的入射角度为0°的情况相比，分别构成0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光的主要光整体向短波长侧偏移，0级衍射光、1级衍射光和-1级衍射光均主要由可见光波段内的光构成。
因此，利用本实施模式的全息构造体11从白色光的再现光再现的光像100成为如图55～图56所示。即，在再现光的入射角度为0°的情况下，如图55所示，0级衍射光像100a和1级衍射光像100b无法被再现为可视觉辨认的红色的光像，但是，-1级衍射光像100c不被再现为可视觉辨认的光像(即，被再现为不可视觉辨认的红外线的光像)。另外，实际上，由可见光波段外的光主要构成的该光像包含一些可见光波段内的光，因此，还有时根据观察者的不同，能够视觉辨认该光像，但是，即使在这样的情况下，也被识别为不鲜明的光像。另一方面，在再现光的入射角度为30°的情况下，如图56所示，0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c均被再现为可视觉辨认的光像，在以红色的0级衍射光像100a为中心的点对称位置处再现具有相同形状的绿色的1级衍射光像100b和红色的-1级衍射光像100c。
这样，在本实施模式中，构成所再现的光像100(即0级衍射光像100a、1级衍射光像100b和-1级衍射光像100c的每一个)的光的波长也伴随使入射到各要素元件21的再现光的入射角度从0°起增大而向短波长侧偏移。而且，当再现光的入射角度比某一角度(在本实施模式中，0°～30°之间的某一角度)大时，能够视觉辨认到光像100的整体(参照图56)。因此，通过使再现光对于全息构造体11的入射的斜率发生变化，能够使光像100的至少一部分(特别是-1级衍射光像100c)的可视觉辨认的再现实质上接通/断开。
这样的衍射特性例如能够通过全息层1的折射率为1.5、使凹凸面1a中的梯数为8梯、使每一梯的深度为234nm和使最大深度为1638nm的反射型全息构造体11(即，反射型要素元件21)来实现。
[全息构造体11的制造方法]
本例示方式的全息构造体11的制造方法未限定，例如，能够通过与上述的第1例示方式的全息构造体11的制造方法相同的制造方法来制造本例示方式的全息构造体11。第1例示方式的全息构造体11的制造方法的一例在上面已经叙述，因此，省略本例示方式的全息构造体11的制造方法的说明。
[凹凸面的深度与衍射光的峰值波长的关系]
在用N表示全息构造体11的凹凸面1a的梯数、用l表示利用凹凸面1a的每一梯调制的光路长度、用m表示自然数的情况下，衍射光的峰值波长λ用以下的式表示。
λ＝N·l/(mN±1)
例如，能够实现如下全息构造体11：对于任意的自然数m，在全息构造体11的1级衍射光和-1级衍射光中的任意一方在可见光波段的范围内仅具有1个峰值波长λ的情况下，即使在入射有白色光的情况下，也能够用单色再现光像。例如，在光路长度l为330nm、凹凸面1a的梯数N为4的情况下，λ＝1320/(4m±1)成立。因此，对于m＝1，成为λ＝440nm和264nm，对于m＝2，成为λ＝188nm和146nm，对于m＝3，成为λ＝120nm和101nm。m为4以上的情况下的峰值波长λ进一步成为较小的值。这些中的可见光波段所包含的峰值波长λ仅为m＝1的情况下的λ＝440nm。因此，在使用凹凸面1a的梯数为N＝4、每一梯的光路长为l＝330nm的全息构造体11的情况下，利用440nm的波长及其附近的波长的光再现观察者50可视觉辨认的单色的光像。
另外，假想了在折射率为1.0的空气环境下使用利用上述的全息构造体11再现的光像的颜色(波段)的情况。此外，在观察者观察利用上述的反射型全息构造体11再现的光像100的情况下，全息层1的凹凸面1a配置于与观察者相反的一侧，观察者通过全息层1观察凹凸构造(即，凹凸面1a)。另外，在将全息层1的凹凸面1a配置于与观察者相同的一侧的情况下，从观察者所观察的全息构造体11反射的反射像由在不通过全息层1的情况下被表面反射的光构成。例如，在卡型全息保持体10的表面上形成有凹凸面1a的情况下，观察者观察在不通过全息层1的情况下被凹凸面1a反射的光。在这样的情况下，需要以不仅基于全息层1的折射率还基于比全息层1靠观察者侧的介质的折射率、例如空气的折射率1.0的光路长度设定凹凸面1a的每一梯的深度。因此，观察者通过将全息层1(全息构造体11)的折射率假设为空气的折射率1.0并设计凹凸面1a的构造，能够观察期望像。具体而言，在设空气的折射率为1.0、凹凸面1a的每一梯的深度为165nm的情况下，凹凸面1a的每一梯的光路长度成为330nm。在该情况下，通过使凹凸面1a具有4梯的深度构造，全息构造体11在蓝色系的波段中示出最大衍射效率，再现蓝色的光像。
[第2-2实施方式]
也可以，全息构造体11包含至少两种以上的要素元件21，与上述的第2-1实施方式的要素元件21同样地构成这些至少两种以上的要素元件21中的至少1种以上。
上述的图13还表示示出第2例示方式的第2-2实施方式的透过型全息构造体11的俯视构造的一例的示意图。图13和图14所示的全息构造体11包含呈格子花纹状地配置的多个第1要素元件21a和多个第2要素元件21b。例如，多个第1要素元件21a具有能够再现蓝色的“O”的字符的光像100的凹凸面1a，多个第2要素元件21b具有能够再现红色的“K”的字符的光像100的凹凸面1a。另外，这是以再现光的入射角度为0°的情况为基准。在该情况下，当白色光以入射角度0°入射到全息构造体11时，如图14所示，全息构造体11再现蓝色的“O”和红色的“K”。这样，本变形例的全息构造体11能够以可视觉辨认的方式再现两种单色的光像100。
在图13和图14所示的全息构造体11中，第1要素元件21a和第2要素元件21b中的至少一方也可以与在上述的第2-1实施方式中所说明的全息构造体11的要素元件21同样地构成。即，关于第1要素元件21a和第2要素元件21b中的至少一方，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。在该情况下，能够使所再现的光像100的至少一部分伴随再现光对于全息构造体11的入射角度的增大而消失或出现。
例如，也可以与在上述的第2-1实施方式中所说明的全息构造体11的要素元件21同样地构成仅第1要素元件21a和第2要素元件21b中的一方。在该情况下，通过使再现光对于全息构造体11的入射角度发生变化，能够使“O”的光像100和“K”的光像100中的一方的至少一部分在视觉上消失或出现。此外，在与在上述的第2-1实施方式中所说明的全息构造体11的要素元件21同样地构成第1要素元件21a和第2要素元件21b双方的情况下，通过使再现光对于全息构造体11的入射角度发生变化，能够使“O”和“K”的光像100双方的至少一部分在视觉上消失或出现。
另外，关于第1要素元件21a和第2要素元件21b中的至少一方，也可以与上述的第2-1实施方式的要素元件21同样，仅1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)，也可以，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布双方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。
另外，在图14所示的例子中，第1要素元件21a和第2要素元件21b分别再现独立的光像100，但是，利用第1要素元件21a再现的光像与利用第2要素元件21b再现的光像也可以在至少一部分中重叠。在该情况下，重叠部分的光像具有将利用第1要素元件21a再现的光像的颜色与利用第2要素元件21b再现的光像的颜色混合所得的颜色。
上述的图15还表示示出第2例示方式的第2-2实施方式的透过型全息构造体11的俯视构造的其他例的示意图。图15和图16所示的全息构造体11包含呈格子花纹状地配置的多个第1要素元件21a、多个第2要素元件21b和多个第3要素元件21c。例如，多个第1要素元件21a具有能够再现蓝色的光像100的凹凸面1a，多个第2要素元件21b具有能够再现红色的光像100的凹凸面1a，多个第3要素元件21c具有能够再现绿色的光像100的凹凸面1a。另外，这是以再现光的入射角度为0°的情况为基准。在该情况下，全息构造体11不仅再现红蓝绿的光像100，还能够通过将这些光像100中的2个以上重叠来再现其他颜色的光像100。例如图16所示，通过以重叠的方式再现以红色圆的光像100、绿色圆的光像100和蓝色圆的光像100，红色圆和绿色圆重叠的部分成为黄色的光像100，绿色圆和蓝色圆重叠的部分成为水色的光像100，蓝色圆和红色圆重叠的部分成为紫色的光像100，红色圆、绿色圆和蓝色圆重叠的部分成为白色的光像100。
上述的图17还示出用于说明利用第2例示方式的第2-2实施方式的透过型全息构造体11的其他例再现的光像100的示意图。各要素元件21还能够通过具有任意灰度的颜色再现光像，再现红色的光像的第1要素元件21a、再现蓝色的光像的第2要素元件21b和再现绿色的光像的第3要素元件21c能够分别包含灰度不同的多种要素元件。此外，在根据具有任意灰度的原图像设计各要素元件21的情况下，也能够通过具有任意灰度的颜色再现光像。在这些情况下，在入射有白色光的情况下，全息构造体11还能够再现如图17所示的全彩色的光像100。
在图15～图17所示的全息构造体11中，第1要素元件21a、第2要素元件21b和第3要素元件21c中的至少一种也可以与在上述的第2-1实施方式中所说明的全息构造体11的要素元件21同样地构成。即，也可以，关于第1要素元件21a、第2要素元件21b和第3要素元件21c中的至少一种，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值(例如，在全息构造体11的凹凸构造的梯数为2梯的情况下，衍射效率为0.15以上的极大值，并且在该凹凸构造的梯数为3梯以上的情况下，衍射效率为0.3以上的极大值)。在该情况下，能够使所再现的光像100的至少一部分伴随再现光对于全息构造体11的入射角度的增大而消失或出现。
另外，上述的图13和图15所示的全息构造体11的关于纵向和横向双方相邻配置的要素元件21的种类相互不同，但是，多种要素元件21的配置方式未特别限定。例如，全息构造体11也可以包含呈长条状地配置的多种要素元件21，相对于纵向和横向中的一方相邻地配置的要素元件21的种类不同，但是，关于另一方相邻地配置的要素元件21的种类也可以相同。此外，也可以通过组合上述的格子花纹状配置和长条状配置而成的配置方式，配置多种要素元件21。
[用途]
本例示方式的全息构造体11(光调制元件)和全息保持体10的使用方式、用途未限定。本例示方式的全息构造体11(光调制元件)和全息保持体10具有与例如上述的第1例示方式相同的使用方式、用途。省略本例示方式的全息构造体11(光调制元件)和全息保持体10的使用方式、用途的说明。
[全息层的结构材料]
构成本例示方式的全息层1的材料未限定。本例示方式的全息层1例如能够由与上述的第1例示方式的全息层1相同的材料构成。省略构成本例示方式的全息层1的材料的说明。
[其他变形例]
本例示方式的变形例未限定。本例示方式的变形例例如能够与上述的第1例示方式的变形例同样地构成。省略本例示方式的变形例的说明。
<第3例示方式>
以下，参照附图对本公开的一个实施方式进行说明。另外，在附加于本说明书的附图中，为了便于图示和理解，相比实物适当地变更并夸大了比例尺和纵横尺寸比等。
此外，关于在本说明书中使用的形状、几何条件以及确定它们的程度的例如“平行”、“垂直”、“相同”等术语、长度和角度的值，不受严格意义的限制，包含能够期待同样的功能的程度的范围来进行解释。
以下的各实施方式的光调制元件具有通过对入射光的相位进行调制来再现光像的要素元件。要素元件具有凹凸面。在图示的例子中，要素元件为衍射光栅。具体而言，要素元件由全息构造体构成，特别由傅立叶变换全息图构成。傅立叶变换全息图是通过记录原图像的傅立叶变换像的波面信息来制作的全息图，作为所谓傅立叶变换透镜发挥功能。特别是，相位调制型傅立叶变换全息图是通过对傅立叶变换像的相位信息进行多值化而作为深度记录在介质中来制作的具有凹凸面的全息图，利用基于介质的光路长度差的衍射现象从再现光再现原图像的光像。该傅立叶变换全息图的优点在于，例如能够高精度地再现期望的光像(即，原图像)，另一方面，能够比较简单地制作。但是，可应用本发明的光调制元件的要素元件不限定于傅立叶变换全息图，也可以将本发明应用于通过其他方法再现光像的全息图、具有其他构造的光调制元件。
在以下的说明中，作为入射到要素元件的入射光，列举包含各种波长的白色光为例，但是，入射光不一定需要是白色光。此外，只要没有特别说明，本说明书中所示的折射率的具体值以波长589.3nm的光为基准。此外，在以下的说明中，只要没有特别说明，关于要素元件所示的折射率、凹凸面的特性值为假想在折射率为1.0的空气环境下使用要素元件的情况而导出的值。
此外，作为观察被要素元件衍射的衍射光的方法，例如，存在反射观察和透过观察，在该反射观察中，如图67A所示，观察者和光源相对于要素元件配置于相同的一侧，观察关于要素元件的基于反射的衍射光，在该透过观察中，如图67B所示，观察者和光源隔着要素元件配置于相互不同的一侧、观察关于要素元件的基于透过的衍射光。在以下的说明中，只要没有特别说明，在反射观察和透过观察双方的情况下，均假想向要素元件入射的入射光的入射角度为0°(即，沿着要素元件的入射面的法线方向的角度)的情况。
此外，在本说明书中，“具有相同形状的2个以上的光像”的概念中不仅包含大小相互相同并且形状(整体形状)相同的2个以上的光像，还包含由于光像的构成波长不同而使被再现的大小相互稍微不同的2个以上的光像。
[第3-1实施方式]
图1是示出光调制元件保持体10的典型例的示意性俯视图。图57是沿图1的LVII-LVII线的剖视图。
图1和图57所示的光调制元件保持体10具有全息层1、层叠在全息层1的一个面上的具有透明性的反射层2和层叠在全息层1的另一个面上的透明基材4。在该光调制元件保持体10的一部分上设置有构成为全息构造体的光调制元件11。在该光调制元件11中，全息层1的一个面形成凹凸面1a，包覆该凹凸面1a的反射层2也具有凹凸形状。光调制元件11所具有的凹凸面1a具有与原图像的傅立叶变换图像对应的凹凸图案，按照傅立叶变换图像的每个像素具有对应的凹凸深度。例如，在基材4(例如PET：聚对苯二甲酸乙二酯)上通过涂敷等形成构成全息层1的树脂(例如，UV固化树脂、热塑性树脂)，对该全息层1进行UV固化处理、热压处理并且抵靠原版的凹凸面的凹凸成型处理，然后，在该全息层1的凹凸面1a上形成反射层2(例如，ZnS、TiO2等)，由此能够制造图1和图57所示的光调制元件保持体10。另外，虽然省略图示，但是，也可以在反射层2上进一步形成粘接材料、粘接剂和/或热封层等其他部件。
当光从点光源、平行光源入射到这样的光调制元件11时，再现与凹凸面1a的凹凸图案对应的光像(即，原图像)。在无需用于投射图像的屏幕等并且来自点光源、平行光源等特定光源的光入射的情况下，这样的光调制元件特别良好地再现光像，因此，能够便利性较好且广泛地用于设计用途、安全用途或者其他用途。可利用这样的光调制元件再现的光像未特别限定，例如能够设字符、记号、线画、图案、花纹(图案)和这些的组合等为原图像和可再现的光像。
图58是示出光调制元件11的俯视构造的示意图。本实施方式的光调制元件11包含二维地呈规则状配置的多个要素元件(也称作“全息单元”)21。各要素元件21具有上述的凹凸面1a，并且具有几nm～几mm见方(例如，2mm见方)的俯视尺寸，对入射光的相位进行调制来再现光像。
凹凸面1a具有多梯形状(即，2梯以上的梯形状)，凹凸面1a的梯数未特别限定。在利用多个颜色再现光像的情况下，凹凸面1a优选具有3梯以上的梯数，特别根据具有4阶以上的梯数的凹凸面1a，能够高精细地再现具有复杂的构图的原图像。图59和图60是示出凹凸面1a的梯构造的概略的要素元件21的剖视图，图59示出8梯型的凹凸面1a，图60示出4梯型的凹凸面1a。另外，图59和图60中示出了具有相互相同的梯形状的凹凸面1a的要素元件21，但是，实际的凹凸面1a具有与所再现的光像(即，原图像)对应的梯形状。另外，基于高精度地再现光像的观点，凹凸面1a的凹凸图案的间距(即，像素间距(参照图59和图60所示的标记“P”))优选位于0.1μm～80.0μm的范围，通常优选为1μm以上。
但是，一般而言，在通过对入射光的相位进行调制来再现光像的光调制元件中，通过反射观察和透过观察均可再现光像。所再现的光像与光调制元件的凹凸的图案对应，如图67A和图67B所示，通过反射观察和透过观察均可观察到相同的光像。但是，如图61A和图61B所示，第3-1实施方式的光调制元件进行了使得可通过反射观察来观察光像但是不可通过透过观察来观察光像的研究。
以下，对要素元件21的构造更加详细地进行说明。
图61A和图61B分别是用于说明反射观察第3-1实施方式的光调制元件的情况和透过观察第3-3实施方式的光调制元件的情况的图。在图61A和图61B中，标记“51”表示光源。此外，在图61A中，标记“500a”表示应利用该光调制元件再现的光像。此外，图62A和图62B是示出构成图61A和图61B所示的光调制元件的各要素元件的衍射效率特性的曲线图。
首先，主要有助于被要素元件21衍射的光中的、所预期的光像500a的再现的光是1级衍射光和-1级衍射光。要素元件21中的2级以上的高级的衍射光对光像500a的清楚再现没有贡献。此外，入射到要素元件21的入射光的一部分在不被要素元件21衍射的情况下透过要素元件21而成为0级光，但是，0级光仅生成点的光像，对光像500a的再现没有贡献。
第3-1实施方式的要素元件21设定成可通过反射观察来观察光像但不可通过透过观察来观察光像。通过使各要素元件21具有这样的衍射特性，由该要素元件21构成的光调制元件11能够具有如可通过反射观察来观察光像500a但不可通过透过观察来观察光像500a的特性。如图61A所示，各要素元件21利用关于各要素元件21的基于反射的衍射光，在图58所示的多个要素元件21整体中再现星的图形的光像500a。
具体而言，各要素元件21具有如以下这样的衍射效率特性。即，各要素元件21设计成关于各要素元件21的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。此外，各要素元件21设计成关于各要素元件21的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
具有这样的衍射效率特性的要素元件21例如通过设计成各要素元件21中的反射光的光路长度差为每一梯45nm来实现。
参照图62A和图62B，说明关于设计成要素元件21中的反射光的光路长度差为每一梯45nm的要素元件21的、基于反射和透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系。
图62A是示出关于要素元件21的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系的曲线图。此外，图62B是示出关于要素元件21的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系的曲线图。在图62A和图62B中，横轴表示波长[单位：nm]，纵轴表示衍射效率[单位：％]。关于衍射效率，在用使用向某一方向衍射的光的放射束[单位为μW或μJ/cm2]除以入射到要素元件21的光的放射束所得的量表示，用P表示针对某一方向的衍射放射束、用P0表示入射放射束的情况下，衍射效率η为用“η＝P/P0”表示的无因次数。
在图62A和图62B所示的例子中，要素元件21由折射率n为1.5的材料构成，该凹凸面1a具有8梯的梯数，该凹凸面1a的每一梯的阶差d为15nm。这样，所构成的要素元件21中的反射光的光路长度差的每一阶为45nm。
根据图62A可理解，关于要素元件21的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。另一方面，根据图62B可理解，关于要素元件21的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
具体而言，根据图62A可理解，关于要素元件21的基于反射的1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。另一方面，根据图62B可理解，关于要素元件21的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。该意味着，在反射观察光调制元件11的情况下，能够观察光像500a，但是，在透过观察光调制元件11的情况下，无法观察光像500a。
另外，满足上述的衍射效率特性的要素元件21不限定于设计成要素元件21中的反射光的光路长度差为每一梯45nm。例如，利用设计成要素元件21中的反射光的光路长度差为每一梯15nm的要素元件21，也能够满足上述的条件。因此，例如，即使在由折射率n为1.5的材料构成要素元件21、使该凹凸面1a的梯数为8梯、使每一梯的阶差d为5nm的情况下，要素元件21也能够具有上述的衍射效率特性。
此外，要素元件21优选设计成具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面1a。这里，根据本发明人所获得的发现，在凹凸面1a包含5个阶段以上的不同高度的情况下，容易地获得满足上述的衍射效率特性的要素元件21。
接着，对光调制元件11(特别是凹凸面1a)的制造方法的一例进行说明。以下说明的方法只不过是一例，可以采用能够适当地制造包含期望的凹凸面1a的光调制元件11的其他方法。
首先，原图像的二维图像通过计算机来读入(步骤1)。然后，计算机使所读入的二维图像的各像素值成为振幅值，并且对各像素分配0至2π之间的随机值作为相位值，由此获得二维复振幅图像(步骤2)。然后，计算机通过进行该二维复振幅图像的二维傅立叶变换，获得二维傅立叶变换图像(步骤3)。另外，计算机也可以根据需要反复进行傅立叶变换法、遗传算法等任意的优化处理(步骤4)。然后，计算机将二维傅立叶变换图像的各像素的相位值离散化为多个阶段(例如“0”、“π/2”、“π”和“3π/2”的4个阶段或者“0”、“π/4”、“π/2”、“3π/4”、“π”、“5π/4”、“3π/2”和“7π/4”的8个阶段)(步骤5)。
然后，以各像素具有与离散化后的对应相位值对应的深度的方式制作与二维傅立叶变换图像对应的光调制元件11(特别是，凹凸面1a)(步骤6)。例如，在上述的步骤5中对二维傅立叶变换图像的像素值离散化为4个阶段的情况下，在步骤6中将具有4个阶段的深度的凹凸面1a(参照图60)形成在全息层1上。凹凸面1a的深度不仅考虑要实现的衍射效率特性，还考虑构成各种其他相关参数(例如，光调制元件11(特别是全息层1)的材料的折射率)而通过计算机来确定。另外，图61A和图61B所示的仅通过反射观察来观察光像的光调制元件11(特别是，凹凸面1a)和后述的图63A和图63B所示的仅通过透过观察来观察光像的光调制元件111(特别是，凹凸面101a)能够通过相同的方法制作，但是，即使在具有各自特有的凹凸面1a、101a的深度构造，例如要实现相同的衍射特性的情况下，光调制元件的凹凸面1a、101a的深度的具体值在仅可通过反射观察来观察光像的光调制元件11与仅可通过透过观察来观察光像的光调制元件111之间不同。
光调制元件11的制造装置未特别限定，例如可以是通过执行上述的步骤1～5的计算机来控制的装置，也可以是与该计算机分开地设置的装置。此外，也可以根据需要通过基于光刻技术的曝光装置、电子线描绘装置等制作与上述的光调制元件11(特别是，凹凸面1a)的构造对应的母模(即，主原版)(步骤7)。例如，将液状的紫外线固化性树脂滴入到母模，对被基材薄膜(例如，PET薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯薄膜))和母模夹着的状态的紫外线固化性树脂照射紫外线而使其固化，然后，将紫外线固化性树脂与基材薄膜一起从母模剥离，由此，能够制作具有期望的凹凸面1a的光调制元件11。作为其他方法，例如，也可以采用使用热塑性的紫外线固化性树脂的方法、使用热塑性树脂的方法、使用热固化性树脂的方法和使用电离辐射线固化性树脂的方法。通过以这样的方式使用母模，能够简单并且大量地复制具有期望的凹凸面1a的光调制元件11。
在以上述的方式获得的光调制元件11的凹凸面1a上，通过制造装置进一步形成有具有透明性的反射层2(例如，由ZnS、TiO2构成的反射层)。但是，在采用利用全息层1与空气之间的折射率之差来反射再现光的光调制元件11的情况下，也可以在不追加地设置反射层2的情况下，使全息层1的凹凸面1a露出于空气。并且，也可以根据需要将粘接层等其他功能层(例如，热封层、用于提高相邻层之间的密接性的底涂层)形成于全息层1。此外，例如，在将反射层2形成在全息层1的凹凸面1a上的情况下，也可以在具有凹凸形状的反射层2的表面(与全息层1相反的一侧的表面)上形成粘接层，利用该粘接层填充反射层2的表面的凹部。
根据如上所述的第3-1实施方式，光调制元件11具有要素元件21，该要素元件21通过对入射光的相位进行调制来再现光像500a。要素元件21具有凹凸面1a。而且，关于要素元件21的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。此外，关于要素元件21的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
根据这样的光调制元件11，关于要构成的要素元件21的基于反射的1级衍射光和/或-1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。因此，在反射观察光调制元件11的情况下，能够观察光像500a。另一方面，关于要素元件21的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。因此，在透过观察光调制元件11的情况下，无法观察光像500a。
此外，在本实施方式的光调制元件11中，各要素元件21构成为傅立叶变换全息图。由此，能够比较简单地制作可高精度地再现期望的光像(即，原图像)的要素元件21。
[第3-2实施方式]
接着，参照图63A～图64B，对第3-2实施方式进行说明。如图63A和图63B所示，第3-2实施方式的光调制元件111进行了使得通过透过观察来观察光像500b但是无法通过反射观察来观察光像500b的研究。
以下的说明和以下的说明所使用的附图针对能够与上述的第3-1实施方式同样地构成的部分，使用与针对上述的第3-1实施方式中的对应部分而使用的标记相同的标记，省略重复的说明。
图63A和图63B分别是用于说明反射观察第3-2实施方式的光调制元件的情况和透过观察第3-3实施方式的光调制元件的情况的图。在图63B中，标记“500b”表示应利用该光调制元件再现的光像。此外，图64A和图64B是示出构成图63A和图63B所示的光调制元件的各要素元件的衍射效率特性的曲线图。
与图61A～图62B所示的情况同样，主要有助于被要素元件121衍射的光中的、所预期的光像500b的再现的光是1级衍射光和-1级衍射光。要素元件121中的2级以上的高级的衍射光对光像500b的清楚再现没有贡献。此外，入射到要素元件121的入射光的一部分在不利用要素元件121衍射的情况下透过要素元件121而成为0级光，但是，0级光仅生成点的光像，对光像500b的再现没有贡献。
以下，对要素元件121的构造更加详细地进行说明。
第3-2实施方式的各要素元件121设计成不可通过反射观察来观察光像但可通过透过观察来观察明确的光像。通过使各要素元件121具有这样的衍射效率特性，由该要素元件121构成的光调制元件111能够具有如可通过透过观察来观察光像500b但不可通过反射观察来观察光像500b的特性。如图63B所示，各要素元件121利用关于各要素元件121的基于透过的衍射光，想图58所示的多个要素元件121整体中再现“OK”的字符的图形的光像500b。
具体而言，要素元件121具有如以下这样的衍射效率特性。即，要素元件121设计成关于要素元件121的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。此外，要素元件121设计成关于要素元件121的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。此外，要素元件121设计成具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面101a。这里，根据本发明人所获得的发现，在凹凸面101a包含5个阶段以上的不同高度的情况下，容易地获得满足上述的衍射效率特性的要素元件121。
具有这样的衍射效率特性的要素元件121例如通过设定成要素元件121中的透过光的光路长度差为每一梯35nm来实现。
参照图64A和图64B，说明关于设计成要素元件121中的透过光的光路长度差为每一梯35nm的要素元件121的、基于反射和透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系。
图64A是示出关于各要素元件121的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系的曲线图。此外，图64B是示出关于各要素元件121的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光的波长分布与衍射效率的关系的曲线图。在图64A和图64B中，横轴表示波长[单位：nm]，纵轴表示衍射效率[单位：％]。
在图64A和图64B所示的例子中，要素元件121由折射率n为1.5的材料构成，该凹凸面101a具有8梯的梯数，该凹凸面101a的每一梯的阶差d为70nm。在折射率为1.0的空气环境下使用的情况下，这样构成的要素元件121的透过光的光路长度差的每一阶为35nm。
根据图64B可理解，关于要素元件121的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。另一方面，根据图64A可理解，关于要素元件121的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
具体而言，根据图64B可理解，关于要素元件121的基于透过的1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。另一方面，根据图64A可理解，关于要素元件121的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。该意味着，在透过观察光调制元件111的情况下，能够观察光像500b，但是，在反射观察光调制元件11的情况下，无法观察光像500b。
另外，满足上述的衍射效率特性的要素元件121不限定于设计成要素元件121中的透过光的光路长度差为每一梯35nm。例如，利用设计成要素元件121中的反射光的光路长度差为每一梯70nm的要素元件121，也能够满足上述的条件。因此，例如，即使在折射率1.0的空气环境下使用要素元件121时，由折射率n为1.5的材料构成要素元件121、使该凹凸面101a的梯数为8梯、使每一梯的阶差d为140nm的情况下，要素元件121也能够具有上述的衍射效率特性。
另外，当然，在除了空气环境以外的环境下使用光调制元件111的情况、通过粘接层等填充光调制元件111的凹凸面101a的凹部的情况下，应该也考虑该环境中的介质的折射率、构成该粘接层等的材料的折射率等来确定构成光调制元件111(要素元件121)的材料的折射率、凹凸面101a的梯数和凹凸面101a的每一梯的阶差d。
这样，本实施方式的光调制元件111具有要素元件121，该要素元件21通过对入射光的相位进行调制来再现光像500b。要素元件121具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面101a。而且，关于要素元件121的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。此外，关于要素元件121的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
根据这样的光调制元件111，关于要构成的要素元件121的基于透过的1级衍射光和/或-1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。因此，在透过观察光调制元件111的情况下，能够观察光像500b。另一方面，关于要素元件121的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。因此，在反射观察光调制元件11的情况下，无法观察光像500b。
[第3-3实施方式]
接着，参照图65A～图66，对第3-3实施方式进行说明。如图65A和图65B所示，第3-3实施方式的光调制元件进行了使得通过反射观察和透过观察都可观察光像但是通过反射观察来观察的光像与通过透过观察来观察的光像不同的研究。
以下的说明和以下的说明中所使用的附图针对能够与上述的第3-1实施方式或第3-2实施方式同样地构成的部分，使用与针对上述的第3-1实施方式或第3-2实施方式中的对应部分使用的标记相同的标记，省略重复的说明。
图65A和图65B分别是用于说明反射观察第3-3实施方式的光调制元件的情况和透过观察第3-3实施方式的光调制元件的情况的图。此外，图66是示出图65A和图65B所示的光调制元件的结构的图。
以下，对第3-3实施方式的光调制元件的构造更加详细地进行说明。
如上所述，第3-3实施方式的光调制元件211设计成通过反射观察和透过观察都可观察光像但是通过反射观察来观察的光像500a与通过透过观察来观察的光像500b不同(参照图65A和图65B)。
如图66所示，光调制元件211具有通过对入射光的相位进行调制来再现光像的第1要素元件121a和第要素元件121b。第1要素元件121a与图61A～图62B所示的要素元件同样地构成，第2要素元件121b与图63A～图64B所示的要素元件同样地构成。在图66所示的例子中，多个第1要素元件121a和多个第2要素元件121b呈格子花纹状地排列并配置在同一平面上。
更具体而言，各第1要素元件121a具有凹凸面1a。各第1要素元件121a设计成关于各第1要素元件121a的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，并且关于各第1要素元件121a的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。而且，各第1要素元件121a利用关于各第1要素元件121a的基于反射的衍射光，在图66所示的多个第1要素元件121a整体中再现星的图形的光像500a。
此外，各第2要素元件121b具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面101a。各第2要素元件121b设计成关于各第2要素元件121b的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，并且关于各第2要素元件121b的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。而且，各第2要素元件121b利用关于各第2要素元件121b的基于透过的衍射光，在图66所示的多个第2要素元件121b整体中再现“OK”的字符的图形的光像500b。
光调制元件211具有如上所述的第1要素元件121a和第2要素元件121b，由此，能够实现中反射观察和透过观察中观察不同的光像500a、500b的光调制元件211。
另外，在上述的图66所示的光调制元件211中，第1要素元件121a和第2要素元件121b呈格子花纹状地并列配置在同一平面上，但是，第1要素元件121a和第2要素元件121b的配置方式未特别限定。例如，光调制元件11也可以包含呈长条状地并列配置在同一平面上的第1要素元件121a和第2要素元件121b。并且，第1要素元件121a和第2要素元件121b也可以在光调制元件211的厚度方向上并列配置。
这样，第3-3实施方式的光调制元件211具有第1要素元件121a和第2要素元件121b，该第1要素元件121a和第2要素元件121b通过对入射光的相位进行调制，再现光像500a、500b。第1要素元件121a具有凹凸面1a，第2要素元件121b具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面101a。关于第1要素元件121a的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于第1要素元件121a的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。此外，关于第2要素元件121b的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于第2要素元件121b的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
根据这样的光调制元件211，关于第1要素元件121a的基于反射的1级衍射光和/或-1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。另一方面，关于第2要素元件121b的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。因此，在反射观察光调制元件211的情况下，能够仅观察光像500a。
此外，关于第2要素元件121b的基于透过的1级衍射光和/或-1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500b的衍射效率进行衍射。另一方面，关于第1要素元件121a的基于透过的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，不以足以再现光像500a的衍射效率进行衍射。因此，在透过观察光调制元件211的情况下，能够仅观察光像500b。
[用途]
上述的光调制元件11、111、211和光调制元件保持体10的使用方式、用途未特别限定，例如，能够用作再现角色像等娱乐用途和设计用途。此外，在安全用途中，例如，能够将光调制元件11、111、211应用于以下的对象。在使用光调制元件保持体10作为信息记录介质的情况下，能够将本发明的光调制元件应用于记录有例如护照、ID证、纸币、信用卡、兑换券、商品券、其他票券、公共文档、个人信息、机密信息等各种信息的其他介质和具有金钱价值的其他介质等，能够防止这些的伪造。这里所说的ID证例如包含国民ID证、许可证、会员证、员工证、学生证等。在光调制元件保持体10中，保持光调制元件11、111、211的基材(参照图57的标记“4”)例如能够通过纸、树脂、金属、合成纤维或者这些的组合来构成。
此外，能够通过任意的方法将本发明的光调制元件应用于上述的光调制元件保持体10，例如能够使用针对光调制元件保持体10的表面的凹凸形成、转印、粘贴、夹入或者嵌入等方法，使本发明的光调制元件保持于任意的物体(即，光调制元件保持体10)。因此，可以利用构成光调制元件保持体10的部件的一部分形成光调制元件11、111、211，也可以将光调制元件11、111、211附加地设置于光调制元件保持体10。
此外，上述的光调制元件11、111、211可以单独地用于各种用途，也可以与印刷层等其他功能层一起使用而被用于各种用途。
[全息层的结构材料]
构成本例示方式的全息层1的材料未限定。本例示方式的全息层1例如能够由与上述的第1例示方式的全息层1和第2例示方式的全息层1相同的材料构成。省略构成本例示方式的全息层1的材料的说明。
[其他变形例]
如图58所示，在上述的各实施方式中使用的光调制元件11、111由多个要素元件21、121构成，但是，也可以由单一的要素元件21、121构成光调制元件11、111。此外，如图66所示，在第3-3实施方式中使用的光调制元件211由多个第1要素元件121a和多个第2要素元件121b构成，但是，也可以由单一的第1要素元件121a和单一的第2要素元件121b构成光调制元件211。
此外，各要素元件21、121的俯视观察尺寸和俯视观察形状也未特别限定，各要素元件21、121可能具有任意的尺寸和形状。例如，关于各要素元件21、121的俯视观察形状，可以为正方形、长方形、梯形等四边形、其他多边形状(例如三角形、五边形、六边形等)、真圆、椭圆、其他圆形、星型形状或者心形形状等，光调制元件11、111、211也可以具有两种以上的俯视观察形状的要素元件21、121。
此外，也可以在光调制元件11、111、211中附加任意的功能层，例如，还可以利用透明蒸镀层覆盖光调制元件11、111、211。特别是，通过设置不具有光泽的透明蒸镀层，还能够防止光调制元件11、111、211具有光泽，从而隐藏光调制元件11、111、211。基于隐藏光调制元件11、111、211的观点，这样的透明蒸镀层的总透光率优选为80％以上，特别更优选为90％以上。此外，通过利用反射性蒸镀层覆盖光调制元件11、111、211，能够形成具有透明性的反射层。作为反射性蒸镀层的结构材料，例如可举出ZnS、TiO2等。可以单独地使用这些材料构成蒸镀层，也可以组合2个以上的材料构成蒸镀层。
基于期望的反射性、色调、花纹和用途等观点，设置在全息层1上(特别是，凹凸面1a、101a上)的蒸镀层的厚度能够适当地设定，例如优选位于
Figure BDA0002402384020000781
的范围内，其中更优选位于
Figure BDA0002402384020000782
的范围内。特别是，在优选蒸镀层的透明性的情况下，蒸镀层的厚度优选为
Figure BDA0002402384020000783
以下，另一方面，在优选蒸镀层的遮盖力的情况下，蒸镀层的厚度优选为超过
Figure BDA0002402384020000784
的厚度。此外，作为蒸镀层的形成方法，可以采用蒸镀层的一般形成方法，例如，可举出真空蒸镀法、溅镀法和离子镀法等。
[比较例]
接着，参照图67A～图68B，对上述的实施方式的比较例进行说明。
图67A和图67B是示出本比较例的光调制元件的图。图68A和图68B是示出构成本比较例的光调制元件的要素元件的衍射效率特性的曲线图。
图67A和图67B所示的光调制元件311为现有型光调制元件，通过反射观察和透过观察均可观察相同的光像500c。在图68A和图68B所示的例子中，构成光调制元件311的要素元件321由折射率n为1.5的材料构成，该凹凸面301a具有4梯的梯数，该凹凸面301a的每一梯的阶差d为150nm。这样，所构成的要素元件321的反射光的光路长度差为每一梯450nm。此外，在折射率为1.0的空气环境下使用的情况下，这样构成的要素元件321的透过光的光路长度差为每一梯75nm。
根据图68A可理解，关于要素元件321的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。此外，根据图68B可理解，关于要素元件321的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上。
具体而言，根据图68A可理解，关于要素元件321的基于反射的1级衍射光和-1级衍射光均在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500c的衍射效率进行衍射。另一方面，根据图68B可理解，关于要素元件121的基于透过的1级衍射光在380nm以上且780nm以下的波段中，以足以再现光像500c的衍射效率进行衍射。这意味着，无论在反射观察光调制元件311的情况还是透过观察光调制元件311的情况下，都能够观察光像500c。
而且，如图67A和图67B所示，在反射观察光调制元件311的情况下可观察的光像和在透过观察光调制元件311的情况下可观察的光像为相同的光像500c。
本发明不限定于上述的实施方式和变形例。例如，也可以在上述的实施方式和变形例的各要素中追加各种变形。此外，包含除了上述的结构要素和/或方法以外的结构要素和/或方法的方式也能够包含在本发明的实施方式中。此外，不包含上述的结构要素和/或方法中的一部分的要素的方式也能够包含在本发明的实施方式中。此外，包含本发明的某一实施方式所包含的一部分的结构要素和/或方法和本发明的其他实施方式所包含的一部分的结构要素和/或方法在内的方式也能够包含在本发明的实施方式中。因此，也可以对上述的实施方式及变形例和除了上述以外的本发明的实施方式所分别包含的结构要素和/或方法之间进行组合，这样的组合的方式也能够包含在本发明的实施方式中。此外，由本发明起到的效果也不限定于上述的效果，还能够发挥与各实施方式的具体结构对应的特有的效果。这样，能够在不脱离本发明的技术构思和主旨的范围内对权利要求书、说明书、摘要和附图所记载的各要素进行各种追加、变更和部分的删除。
如上所述，本发明能够通过各种实施方式和变形例进行具体化。例如，能够从上述的实施方式和变形例导出以下的具体方式。
第1具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在包含该最大衍射效率的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，要素元件的凹凸面包含3个阶段以上的不同高度，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，设置有至少两种以上的要素元件，至少两种以上的要素元件的表示最大衍射效率的波长相互不同。
在第1具体方式的光调制元件中，包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有包含第1类型的要素元件的要素元件，在第2区域中配置有包含第2类型的要素元件的要素元件，表示关于第1类型的要素元件的最大衍射效率的波长与表示关于第2类型的要素元件的最大衍射效率的波长不同，配置于第1区域的要素元件所再现的光像与配置于第2区域的要素元件所再现的光像具有形状的关联性。
在第1具体方式的光调制元件中，最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在该另一方的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，最大衍射效率包含在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布双方中。
在第1具体方式的光调制元件中，1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的示出最大衍射效率的波长与1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中的示出最大衍射效率的波长之差为100nm以下。
在第1具体方式的光调制元件中，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在该一方的衍射效率的波长分布中的作为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值，在1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方的380nm以上且780nm以下的波段中，不存在成为该另一方的衍射效率的波长分布中的最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有第1类型的要素元件，在第2区域中配置有第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件的1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置与利用第2类型的要素元件的1级衍射光再现的光像与利用-1级衍射光再现的光像的相对位置相反。
在第1具体方式的光调制元件中，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布相同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠。
在第1具体方式的光调制元件中，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠。
在第1具体方式的光调制元件中，要素元件设置有多个，并包含第1类型的要素元件和第2类型的要素元件，在380nm以上且780nm以下的波段中，关于第1类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，关于第1类型的要素元件的-1级衍射光的衍射效率的波长分布与关于第2类型的要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布不同，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像相同的形状，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像重叠，利用第1类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像与利用第2类型的要素元件再现的-1级衍射光的光像重叠。
在第1具体方式的光调制元件中，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。
在第1具体方式的光调制元件中，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方在456nm以上且663nm以下的波段处具有衍射效率的极大值。
在第1具体方式的光调制元件中，关于要素元件的0级衍射光的衍射效率的波长分布中的456nm以上且663nm以下的波段处的最大衍射效率小于关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的至少一方的456nm以上且663nm以下的波段所包含的极大值的25％。
在第1具体方式的光调制元件中，包含第1区域和第2区域，在第1区域中配置有第1类型的要素元件，在第2区域中配置有第2类型的要素元件，利用第1类型的要素元件再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像具有与利用第2类型的要素元件再现的1级衍射光的光像和-1级衍射光的光像存在关联性的形状，关于第1类型的要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得，关于第2类型的要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以比421nm大并且比697nm小的波长获得。
第2具体方式的光调制元件其具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面，要素元件利用包含第1波长的光的光再现第1光像，利用包含与第1波长不同的第2波长的光的光再现与第1光像呈点对称的第2光像。
在第2具体方式的光调制元件中，第1光像和第2光像的一方被再现为红色。
在第2具体方式的光调制元件中，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在一方的衍射效率的波长分布中的680nm以上且780nm以下的波段处形成极大值。
在第2具体方式的光调制元件中，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的另一方中的最大衍射效率能够在另一方的衍射效率的波长分布中的比680nm小的波段处形成极大值。
根据权利要求20或21所述的光调制元件，在第2具体方式的光调制元件中，在一方的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处不存在成为最大衍射效率的一半以上的衍射效率的极大值。
第3具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面，关于要素元件的0级衍射光的最大衍射效率能够以421nm以下的波长或697nm以上的波长获得。
在第1具体方式、第2具体方式或第3具体方式的光调制元件中，要素元件为傅立叶变换全息图。
第4具体方式的信息记录介质具有第1具体方式、第2具体方式或第3具体方式的光调制元件。
在第4具体方式的信息记录介质中，光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息。
第4具体方式的信息记录介质还具有基材，该基材具有规定尺寸的开口部，光调制元件的至少一部分配置于与开口部对应的位置。
第5具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值。
在第5具体方式的光调制元件中，与1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方所包含的衍射效率的极大值相关的半值全宽为200nm以下。
在第5具体方式的光调制元件中，关于要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方中具有衍射效率的极大值，另一方在比600nm大且小于780nm波段中具有衍射效率的极大值。
第6具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，能够使再现光像的光的波段比380nm小或比780nm大。
第7具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，通过使再现光入射到要素元件的入射角度发生变化，能够使光像不可见。
在第5具体方式、第6具体方式或第7具体方式的光调制元件中，要素元件为傅立叶变换全息图。
第8具体方式的信息记录介质具有第5具体方式、第6具体方式或第7具体方式的光调制元件。
在第8具体方式的信息记录介质中，光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息。
第8具体方式的信息记录介质还具有基材，该基材具有规定尺寸的开口部，光调制元件的至少一部分配置于与开口部对应的位置。
第9具体方式的光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对入射光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有凹凸面，关于要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
第10具体方式的光调制元件具有要素元件，该通过对入射光的相位进行调制来再现光像，要素元件具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面，关于要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
在第9具体方式或第10具体方式的光调制元件中，要素元件构成为傅立叶变换全息图。
第11具体方式的光调制元件具有第1要素元件和第2要素元件，该第1要素元件和第2要素元件通过对入射光的相位进行调制来再现光像，第1要素元件具有凹凸面，第2要素元件具有包含5个阶段以上的不同高度的凹凸面，关于第1要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于第1要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下，关于第2要素元件的基于透过的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于透过的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为20％以上，关于第2要素元件的基于反射的1级衍射光的衍射效率的波长分布和基于反射的-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率为10％以下。
在第11具体方式的光调制元件中，第1要素元件和第2要素元件构成为傅立叶变换全息图。
在第11具体方式的光调制元件中，关于第1要素元件的基于反射的1级衍射光或基于反射的-1级衍射光的光像与关于第2要素元件的基于透过的1级衍射光或基于透过的-1级衍射光的光像不同。
在第11具体方式的光调制元件中，第1要素元件和第2要素元件在同一平面上并列配置。
在第11具体方式的光调制元件中，第1要素元件和第2要素元件在光调制元件的厚度方向上并列配置。
标号说明
1：全息层；1a：凹凸面；2：反射层；4：基材；4a：开口部；10：全息保持体、光调制元件保持体；11：全息构造体、光调制元件；21：要素元件；21a：第1要素元件；21b：第2要素元件；21c：第3要素元件；25：第1区域；26：第2区域；28：第1区域；29：第2区域；50：观察者；51：光源；51a：光源；51b：光源；100：光像；100a：0级衍射光像；100b：1级衍射光像；100c：-1级衍射光像；101a、301a：凹凸面；111、211、311：光调制元件；121、321：要素元件；500a、500b、500c：光像。

Claims (17)

1.一种光调制元件，其中，
该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有凹凸面，
关于所述要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在包含该最大衍射效率的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
2.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述要素元件的所述凹凸面包含3个阶段以上的不同高度，
在所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的380nm以上且780nm以下的波段处，不存在成为所述最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
3.根据权利要求1或2所述的光调制元件，其中，
在该光调制元件中设置有至少两种以上的所述要素元件，
所述至少两种以上的要素元件的表示所述最大衍射效率的波长相互不同。
4.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述最大衍射效率包含在所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方中，
所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在该另一方的衍射效率的波长分布中形成具有200nm以下的半值全宽的极大值。
5.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述最大衍射效率包含在所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布双方中。
6.根据权利要求4或5所述的光调制元件，其中，
所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的表示所述最大衍射效率的波长与所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中的表示所述最大衍射效率的波长之差为100nm以下。
7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的光调制元件，其中，
在所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处，不存在成为该一方的衍射效率的波长分布中的所述最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值，
在所述1级衍射光的衍射效率的波长分布和所述-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的另一方中的380nm以上且780nm以下的波段处，不存在成为该另一方的衍射效率的波长分布中的所述最大衍射效率的一半以上的衍射效率的其他极大值。
8.一种光调制元件，其中，
该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有包含3个阶段以上的不同高度的凹凸面，
所述要素元件利用包含第1波长的光的光而再现第1光像，利用包含与所述第1波长不同的第2波长的光的光而再现与所述第1光像呈点对称的第2光像。
9.根据权利要求8所述的光调制元件，其中，
关于所述要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的一方中的380nm以上且780nm以下的波段处的最大衍射效率在所述一方的衍射效率的波长分布中的680nm以上且780nm以下的波段处形成极大值，
通过使所述再现光向所述要素元件入射的入射角度发生变化，关于所述要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布的另一方中的所述最大衍射效率能够在所述另一方的衍射效率的波长分布中的比680nm小的波段处形成极大值。
10.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有凹凸面，
关于所述要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的至少一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方处具有衍射效率的极大值。
11.根据权利要求10所述的光调制元件，其中，
关于所述要素元件的1级衍射光的衍射效率的波长分布和-1级衍射光的衍射效率的波长分布中的一方在380nm以上且600nm以下的波段和780nm以上且1200nm以下的波段的至少一方处具有所述衍射效率的极大值，另一方在比600nm大且小于780nm波段处具有衍射效率的极大值。
12.一种光调制元件，其中，
该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有凹凸面，
通过使再现光向所述要素元件入射的入射角度发生变化，能够使再现所述光像的光的波段比380nm小或比780nm大。
13.一种光调制元件，其中，
该光调制元件具有要素元件，该要素元件通过对所入射的再现光的相位进行调制来再现光像，
所述要素元件具有凹凸面，
通过使再现光向所述要素元件入射的入射角度发生变化，能够使光像不可见。
14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的光调制元件，其中，
所述要素元件为傅立叶变换全息图。
15.一种信息记录介质，其具有权利要求1～14中的任意一项所述的光调制元件。
16.根据权利要求15所述的信息记录介质，其中，
所述光像表示基于字符、记号和图案中的至少任意一个的信息。
17.根据权利要求15或16所述的信息记录介质，其中，
该信息记录介质还具有基材，该基材具有规定尺寸的开口部，
所述光调制元件的至少一部分配置于与所述开口部对应的位置处。
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