CN113835322A - 光调制元件和信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光调制元件和信息记录介质，在利用来自点光源的光对光学部件进行观察时，能够以所期望的颜色视觉辨认再现光像。光调制元件(1)具有光学部件(2)，该光学部件(2)具有：光控制部(1a)，其根据用于再现原图像的再现基准像，反射或吸收特定波长的光而让至少可见光波段的光中的特定波长以外的光透射；以及光透射部(1b)，其让包含特定波长的至少可见光波段的光透射。

Description

光调制元件和信息记录介质
本申请是分案申请，其原申请的申请号为201780072517.3，申请日为2017年11月24日，发明名称为“光调制元件和信息记录介质”。
技术领域
本公开涉及光调制元件和使用了该光调制元件的信息记录介质。
背景技术
提出了将来自点光源的光照射到傅立叶变换全息图而生成光像的技术(参照日本特开2004-126535号公报、日本特开2016-85355号公报、日本特开平10-153943号公报)。当照射点光源时，光像在点光源的照射位置的周围显现而被视觉辨认，因此，例如通过使安全信息作为光像而显现，能够用于真伪判定等。
发明内容
在日本特开平10-153943号公报中，公开了一种傅立叶变换全息图，该傅立叶变换全息图是使用计算机生成原图像的傅立叶变换像并进行二值化，将二值化后的傅立叶变换像作为透明和黑色的图案在膜上排列多个而制作出的光调制元件。为了再现光像，在膜的后方配置点光源，通过膜观察点光源。于是，对应于膜内的傅立叶变换像，能够视觉辨认在点光源的周围点对称的图像。
但是，在再现时，若向傅立叶变换全息图照射包含多个波长成分的白色光，则存在再现光像被观察为波长分散的彩虹色的问题。特别是，在再现光像的尺寸小的情况下，若被观察为波长分散的彩虹色，则再现光像的视觉辨认性降低。因此，在再现光像表示文字或记号的情况下，有可能由于波长分散而无法准确地识别文字或记号。
本公开用于解决上述课题，其目的在于提供一种在利用来自点光源的光观察光学部件时，能够以所期望的颜色视觉辨认再现光像的光调制元件和信息记录介质。
为了解决上述问题，在本公开的一个方式中，提供了一种光调制元件，该光调制元件具有光学部件，该光学部件具有：光控制部，其根据用于再现原图像的再现基准像，反射或吸收特定波长的光而让至少可见光波段的光中的所述特定波长以外的光透射；以及光透射部，其让包含所述特定波长的至少可见光波段的光透射。
再现基准像也可以是原图像的傅立叶变换像。
也可以是，所述光学部件具有全息图记录层，
所述光控制部是所述全息图记录层内的干涉条纹。
也可以是，关于所述光学部件，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从所述光学部件的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从相对于所述法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长短的颜色的再现光像。
也可以是，关于所述光学部件，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从相对于所述光学部件的法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从比所述倾斜的方向靠近所述法线方向的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长长的颜色的再现光像。
也可以是，所述光学部件具有：
基材层；以及
电介质多层膜，其层叠在所述基材层上，
所述光控制部是所述电介质多层膜。
也可以是，关于所述光学部件，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述电介质多层膜的规定区域的状态下，当从所述光学部件的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从相对于所述法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长短的颜色的再现光像。
也可以是，关于所述光学部件，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述电介质多层膜的规定区域的状态下，当从相对于所述光学部件的法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从比所述倾斜的方向靠近所述法线方向的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长长的颜色的再现光像。
也可以是，所述光学部件具有：
基材层；以及
特定波长吸收层，其层叠在所述基材层上，
所述光控制部是所述特定波长吸收层。
也可以是，关于所述光学部件，在从点光源使包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述特定波长吸收层的规定区域的状态下，当通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像。
也可以是，包含所述特定波长的规定波段的光从点光源沿着所述光学部件的法线方向入射到所述光学部件的情况下的、所述特定波长的分光透射率的半值宽度为100nm以下。
也可以提供具有上述光调制元件的信息记录介质。
所述原图像也可以包含文字、记号、图案等信息。
也可以是，所述信息记录介质具有基材，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所述开口部。
根据本公开，在利用来自点光源的光观察光学部件时，能够以所期望的颜色视觉辨认再现光像。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式的光调制元件1的示意性剖视图。
图2是示出光调制元件1的制作方法的过程的一例的流程图。
图3A是对图1的光调制元件的制作方法的第1例进行说明的工序图。
图3B是接着图3A的工序图。
图3C是接着图3B的工序图。
图4是示出傅立叶变换像的一例的图。
图5A是对图1的光调制元件的制作方法的第2例进行说明的工序图。
图5B是接着图5A的工序图。
图5C是接着图5B的工序图。
图6A是示出从法线方向观察全息图记录层的再现光像的方法的图。
图6B是示出图6A的再现光像的一例的图。
图7A是示出从相对于法线方向倾斜的方向观察全息图记录层的再现光像的方法的图。
图7B是示出图7A的再现光像的一例的图。
图8是示出全息图记录层内的干涉条纹的另一制作例的图。
图9A是示出观察图8的全息图记录层的再现光像的例子的图。
图9B是示出图9A的再现光像的一例的图。
图10A是示出从法线方向观察图8的全息图记录层的例子的图。
图10B是示出图10A的再现光像的一例的图。
图11A是示出在与观察者相同的面侧配置点光源并沿法线方向观察的例子的图。
图11B是示出在与观察者相同的面侧配置点光源并沿倾斜方向进行观察的例子的图。
图12是示出配置激光指示器来观察再现光像的例子的图。
图13是示出分光透射率的半值宽度的曲线图。
图14是示出包含相互不同的两种颜色的再现光像的一例的图。
图15A是示出波长不同的3个以上的激光束形成的再现光像的第1例的图。
图15B是示出波长不同的3个以上的激光束形成的再现光像的第2例的图。
图16A是说明对与再现基准像对应的再现光像进行再现的方法的图。
图16B是说明对李普曼全息图再现像进行再现的方法的图。
图17是示出信息记录介质的一例的图。
图18A是示出图17的信息记录介质的A-A线剖面构造的第1例的图。
图18B是示出图17的信息记录介质的A-A线剖面构造的第2例的图。
图18C是示出图17的信息记录介质的A-A线剖面构造的第3例的图。
图18D是示出图17的信息记录介质的A-A线剖面构造的第4例的图。
图19是示出信息记录介质的另一例的图。
图20A是示出图19的A-A线剖面构造的第1例的图。
图20B是示出图19的A-A线剖面构造的第二例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的一个实施方式进行说明。另外，在本说明书中添加的附图中，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。
并且，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。
图1是本公开的一个实施方式的光调制元件1的示意性剖视图。图1的光调制元件1具有光学部件2，该光学部件2具有光控制部1a和光透射部1b。光控制部1a根据用于再现原图像的再现基准像，反射或吸收特定波长的光，并且让至少可见光波段中的特定波长以外的光透射。再现基准像是具有与原图像对应的光的强度分布或相位分布的像，例如是原图像的傅立叶变换像。光透射部1b让包含特定波长的至少可见光波段的光透射。
所谓可见光波段，例如是360～830nm的波长范围。所谓特定波长是可见光波段内的一部分波段。本公开的特定波长的波段是光控制部1a中的分光透射率的半值宽度的两端的波长范围。关于分光透射率的半值宽度，如后所述，将在透射率最小的波长下未形成光控制部1a时设想的光学部件2的透射率(％)设为b，将透射率最小的波长下的光学部件2的透射率(％)设为a时，被定义为透射率为(b+a)/2的最接近透射率最小的波长的前后波长之差。作为具体的一例，特定波长也可以是495～570nm的绿色波段。更优选为，也可以是507～557nm的绿色波段。这是因为，波段越窄，则再现光像的单色性越高，由颜色分散引起的再现光像的模糊越少，能够观察鲜明的再现光像，而且通过透射的波长范围增加，使通过光学调制元件1看到的再现光像的周围的景色的色调的变化变少。
光学部件2也可以是具有光控制部1a和光透射部1b的全息图记录层4。全息图记录层4中的光控制部1a也可以是全息图记录层4内的干涉条纹5。光学部件2在可见光波段中的透射率越高越优选。具体而言，透射率优选为60％以上，特别优选为70％以上。光学部件2的透射率越高，则光学部件2给光像带来的视觉辨认性越好。这里，透射率是通过JISK7361-1测定出的值。
另外，光学部件2的雾度值越低越优选。具体而言，雾度值优选为0.01％～5％的范围内的值，特别优选为0.01％～1.5％的范围内的值。光学部件2的雾度值越小，则光学部件2给光像带来的视觉辨认性越好。这里，雾度值是依据JISK7136测定出的值。
全息图记录层4例如是在体积全息图记录材料上记录干涉条纹5而成的。在这种情况下，干涉条纹5相当于光控制部1a。全息图记录层4包含形成有干涉条纹5的区域和未形成干涉条纹5的区域，未形成干涉条纹5的区域相当于光透射部1b。为了提高颜色的识别性能从而得到鲜明的再现光像，表示透射过全息图记录层4的特定波长的宽度的分光透射率的半值宽度优选为100nm以下。更优选的是，半值宽度优选为50nm以下。
作为体积全息图记录材料，只要是具有上述透射率和雾度值的容许范围内的值的材料，则没有特别限定。例如使用银盐材料、重铬酸盐明胶乳剂、光聚合性树脂、光交联性树脂、阳离子聚合性化合物、自由基聚合性化合物、含有光自由基聚合引发剂类和光阳离子聚合引发剂类的感光材料等。
全息图记录层4的内部的干涉条纹5是通过使特定波长的光从第1方向入射到体积全息图记录材料而形成的。第一方向可以是光学部件2的法线方向。在该情况下，关于光学部件2，在从点光源将包含特定波长的规定波段的光沿着光学部件2的法线方向入射到在一部分包含全息图记录层4内的干涉条纹5的规定区域的状态下，当从光学部件2的法线方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出特定波长的颜色的再现光像。另外，光学部件2在从相对于法线方向倾斜的方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出波长比特定波长短的颜色的再现光像。
这里，所谓规定区域是包含与全息图记录层4内的傅立叶变换像对应的光控制部1a和光透射部1b的区域，是能够视觉辨认再现光像的区域。仅通过光控制部1a或仅通过光透射部1b，无法视觉辨认再现光像。
上述第一方向可以是相对于光学部件2的法线方向倾斜的方向。在该情况下，关于光学部件2，在使包含特定波长的规定波段的光从点光源入射到在一部分包含全息图记录层4内的干涉条纹的规定区域的状态下，当从相对于光学部件2的法线方向倾斜的方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出特定波长的颜色的再现光像。
另外，关于光学部件2，当从比倾斜的方向靠近法线方向的方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出波长比特定波长长的颜色的再现光像。
作为图1的光调制元件1的制作方法，考虑了多种制作方法。以下，依次说明代表性的2种制作方法。
图2是示出光调制元件1的制作方法的过程的一例的流程图，图3A～图3C是与图2的过程对应的工序图。首先，生成傅立叶变换像。傅立叶变换像是通过使用计算机对原图像进行傅立叶变换等处理而生成的。具体而言，首先，在个人计算机(以下称为PC)上生成原图像(步骤S1)。原图像是任意的文字、记号、图案等。
接下来，使用PC等计算机生成原图像的傅立叶变换像(步骤S2)。
接下来，对傅立叶变换像进行二值化(步骤S3)。即，对傅立叶变换像的每个像素调查其相位，在相位为负90度至正90度的情况下，分配某个值Tp、例如透明，在除此以外的情况下，分配另一个值Tm、例如黑色或镜面，由此进行二值化。也可以将分配Tp的范围设定为负90度至正90度以外。
图4示出傅立叶变换像10的一例。图4的傅立叶变换像10是黑和白的二值数据，但也可以由多于二值的多值数据构成。根据傅立叶变换像10再现的光像成为关于规定的中心位置而点对称的光像。接下来，将在步骤S3中得到的二值化后的傅立叶变换像排列在所期望的范围内(步骤S4)。例如，生成排列有4个二值化后的傅立叶变换像的傅立叶变换像。另外，实际上将最小单位的图像例如在纵向、横向上各排列20个等，生成傅立叶变换像。在以下的说明中，傅立叶变换像10包含将图4等最小单位的图像排列在所期望的范围内而得的图像。
接下来，在玻璃基板上形成光吸收层或反射层，制作出根据傅立叶变换像10对该光吸收层或反射层进行了图案化而得的光掩模基板7(步骤S5)。例如，图4的傅立叶变换像10的白色部分通过蚀刻去除光吸收层或反射层，黑色部分直接残留光吸收层或反射层，由此制作出记录有傅立叶变换像10的光掩模基板7。也可以代替制作光掩模基板7，通过使用了激光记录的印刷用制版膜的制造方法，在膜基材上根据傅立叶变换像10对光吸收层进行图案化。以下，对使用光掩模基板7的例子进行说明。
接下来，如图3A和图3B所示，在使光掩模基板7与体积全息图记录材料8重合的状态下，从两面侧照射特定波长的光(步骤S6)。作为照射光，使用相位和波长一致的相干光L1。照射光中的入射到光掩模基板7内的光吸收层6的光被吸收，不入射到体积全息图记录材料8。通过光掩模基板7内的没有光吸收层6的部位的光直接穿透光掩模基板7，入射到体积全息图记录材料8。如图3B所示，在体积全息图记录材料8内的不与光吸收层6重叠的部位，来自两面侧的光发生干涉，形成干涉条纹5(步骤S7)。该干涉条纹5形成在光掩模基板7内的与光吸收层6不重叠的部位。光吸收层6的形成部位相当于光透射部1b。在体积全息图记录材料8内的面方向上相邻的干涉条纹5之间配置有光透射部1b。接下来，如图3C所示，通过去除光掩模基板7，得到光调制元件1(步骤S8)。
图5A～图5C是说明图1的光调制元件1的制作方法的另一例的工序图。
首先，如图5A所示，与图3不同，在体积全息图记录材料8的下方配置光掩模基板7，使特定波长的光从体积全息图记录材料8的上方入射。在第2例中，不需要使光从体积全息图记录材料8的下方入射。在图5中，对使用光掩模基板的例子进行说明。
在图5A～图5C的例子中，入射到体积全息图记录材料8的特定波长的光(入射光)在入射到光掩模基板7内的光反射层16时被反射而向上方行进。该反射光和入射光相互干涉，而像图5B所示那样在体积全息图记录材料8内形成干涉条纹5。另一方面，由于入射到体积全息图记录材料8内的没有光反射层16的部位的光不会与其他光发生干涉，而通过体积全息图记录材料8和光掩模基板7，因此不形成干涉条纹。因此，体积全息图记录材料8内的干涉条纹5形成在光掩模基板7内的与光反射层16重叠的部位。然后，通过去除光掩模基板7，得到图5C所示那样的光调制元件1。
在图3A～图3C和图5A～图5C的任意一个制作方法中，均在体积全息图记录材料8内形成与傅立叶变换像10对应的干涉条纹5。该干涉条纹5反射特定波长的光，并且让特定波长以外的光透射，该干涉条纹5相当于光控制部1a。通过该光控制部1a和没有干涉条纹5的区域的光透射部1b，由于特定波长的光不透射过光控制部1a而透射过光透射部1b，因此形成再现光像，由于特定波长以外的光既透射过光控制部1a也透射过光透射部1b，因此不形成再现光像，因此再现光像不能被视觉辨认为彩虹色。因此，根据图3A～图3C和图5A～图5C的制作方法，通过设置光控制部1a和光透射部1b，能够视觉辨认单一颜色的再现光像。
在图3A～图3C和图5A～图5C中，示出使相干光L1从法线方向入射到光掩模基板7和体积全息图记录材料8而形成干涉条纹的5例子，但也可以像后述那样，使相干光L1从相对于法线方向倾斜的方向入射而形成干涉条纹5。
另外，也可以代替使用体积全息图记录材料8，而使用电介质多层膜。在使用电介质多层膜制作光调制元件1的情况下，例如只要在基材层上通过蒸镀或气相生长法等层叠电介质多层膜后，在电介质多层膜上配置根据傅立叶变换像10进行图案化而得的光掩模基板，通过基于光刻的蚀刻处理，对电介质多层膜进行图案化即可。或者，也可以代替使用光掩模基板而通过电子束描绘法等在基材层上形成图案化后的电介质多层膜。在该情况下，电介质多层膜的某一部分相当于干涉条纹5，成为光控制部1a。另外，没有电介质多层膜的部分成为光透射部1b。为了提高颜色的识别性能从而得到鲜明的再现光像，表示透射过图案化的电介质多层膜的特定波长的宽度的分光透射率的半值宽度优选为100nm以下。更优选的是，半值宽度为50nm以下。
关于具有电介质多层膜的光学部件2，在使包含特定波长的规定波段的光从点光源11入射到在一部分包含电介质多层膜的规定区域的状态下，当从光学部件2法线方向通过规定区域观察点光源11时，能视觉辨认出特定波长的颜色的再现光像，当从相对于法线方向倾斜的方向通过规定区域观察点光源11时，能视觉辨认出波长比特定波长短的颜色的再现光像。
或者，关于具有电介质多层膜的光学部件2，在从点光源11将包含特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含电介质多层膜的规定区域的状态下，当从相对于光学部件2的法线方向倾斜的方向通过规定区域观察点光源11时，能视觉辨认出特定波长的颜色的再现光像，当从比倾斜的方向靠近法线方向的方向通过规定区域观察点光源11时，能视觉辨认出波长比特定波长长的颜色的再现光像。
本实施方式的光调制元件1通过控制在体积全息图记录材料8内形成干涉条纹5时使用的激光束的入射方向和波长，能够选择视觉辨认的再现光像的颜色。另外，通过控制电介质多层膜的层间距离或各层的折射率，能够选择视觉辨认的再现光像的颜色。另外，通过改变观察方向，视觉辨认的再现光像的颜色也发生变化。
在上述的图3A～图3C和图5A～图5C中，示出如下的例子：沿着体积全息图记录材料8的法线方向将特定波长的相干光L1入射到体积全息图记录材料8而在体积全息图记录材料8的内部形成干涉条纹5。图6A是示出观察在图3A～图3C或图5A～图5C中制作的全息图记录层4的再现光像的方法的图。图6A是使来自点光源11的光沿着全息图记录层4的法线方向入射到规定区域，相对于全息图记录层4从与点光源11相反的面侧开始，观察者12通过该规定区域观察点光源11的图。所谓规定区域是包含与全息图记录层4内的傅立叶变换像对应的光控制部1a和光透射部1b的区域，是能够视觉辨认再现光像的区域。形成有干涉条纹5的区域是光控制部1a，未形成干涉条纹5的区域是光透射部1b。来自点光源11的光是包含特定波长的规定波段的光。作为更具体的一例，来自点光源11的光可以是特定波长的光，也可以是白色光。在观察者通过规定区域观察点光源的情况下，点光源11不需要是相干光L1，优选为LED光或白炽灯那样的包含比较宽的波长成分的光。
在该情况下，如图6B所示，观察者12能够以特定波长的颜色视觉辨认再现光像。本实施方式的干涉条纹5是如下的光控制部1a：让特定波长的光不通过而反射，让特定波长以外的波长的光透射。未记录干涉条纹5的区域是既透射特定波长的光也透射特定波长以外的波长的光的光透射部1b。因此，光学部件2对特定波长的光仅反射和透射与傅立叶变换像对应的光，对特定波长以外的波长的光仅透射光，当观察者12通过上述的规定区域观察点光源11时，能够以特定波长的颜色视觉辨认再现光像。
图7A示出观察者12沿着相对于全息图记录层4的法线方向倾斜的方向通过规定区域观察点光源11的例子。如图7A所示，当观察者12一边从全息图记录层4的法线方向逐渐增大倾斜角度一边通过规定区域观察点光源11时，视觉辨认的再现光像的颜色向波长更短的一侧移位。
例如，在从法线方向视觉辨认的颜色为绿色的情况下，随着相对于法线方向的倾斜角度变大，再现光像的颜色不断发蓝。关于人的眼睛的视敏度，绿色最大，随着接近蓝色而视敏度降低，因此观察者12的观察方向越相对于法线方向倾斜，则越像图7B所示那样难以视觉辨认再现光像。
这样，在使特定波长的相干光L1沿着全息图记录层4的法线方向入射，在全息图记录层4内形成干涉条纹5的情况下，当从相对于法线方向倾斜的方向通过包含干涉条纹5的形成区域的规定区域观察点光源11时，以比在从法线方向观察的情况下被视觉辨认的用于干涉条纹形成的波长颜色向短波长侧移位后的颜色(例如蓝色系的颜色)被视觉辨认，因此视觉辨认性有可能降低。
图8是示出全息图记录层4内的干涉条纹5的另一制作例的图。在图8中，沿着相对于体积全息图记录材料8的法线方向倾斜的方向使特定波长的相干光L1入射到体积全息图记录材料8，在体积全息图记录材料8的内部形成干涉条纹5。当对相干光L1从法线方向入射到体积全息图记录材料8的情况与相干光L1从相对于法线方向倾斜的方向入射到体积全息图记录材料8的情况进行比较时，即使入射的相干光L1的波长相同，后者的干涉条纹5的法线方向的间距也更宽。即，当将相干光L1从相对于法线方向倾斜的方向入射到体积全息图记录材料8时，干涉条纹5的法线方向的间距变宽，相对于法线方向的倾斜角度越大，则干涉条纹5的法线方向的间距越宽。
图9A示出从与形成图8的干涉条纹5时的相干光L1的入射方向相同的方向，通过包含干涉条纹5的形成区域的规定区域观察点光源11的例子。
在该情况下，如图9B所示，再现光像以与形成干涉条纹5时使用的相干光相同的波长的颜色被视觉辨认。
图10A示出从形成有图8的干涉条纹5的全息图记录层4的法线方向通过包含干涉条纹5的形成区域的规定区域观察点光源11的例子。在该情况下，如图10B所示，再现光像的颜色移位到比规定波长靠长波长侧的颜色。例如，在形成干涉条纹5时使用的相干光的波长的颜色为绿色的情况下，当沿着法线方向通过规定区域观察点光源11时，被视觉辨认为发红的颜色、例如橙色。由于发红的颜色的视敏度比蓝色系的颜色高，因此与以蓝色系的颜色被视觉辨认相比，视觉辨认性更好。
这样，在体积全息图记录材料8内形成干涉条纹5时，不使例如绿色的规定波长的相干光L1沿法线方向入射，而沿相对于法线方向倾斜的方向入射，由此能够扩大能够视觉辨认再现光像的角度范围。
在上述中，说明了在观察在全息图记录层4内形成的干涉条纹5的再现光像时，从全息图记录层4的与配置点光源11的面侧相反的面侧观察全息图记录层4的例子，但也可以在与观察者12相同的面侧配置点光源11。
图11A和图11B是示出在与观察者12相同的面侧配置点光源11来观察再现光像的例子的图。在图11A和图11B的例子中，使用LED作为点光源11。当使点光源11的照明光入射到全息图记录层4，从点光源11在全息图记录层4的正反射方向观察点光源11的基于全息图记录层4的反射像时，能够在点光源11的关于全息图记录层面对称的位置11a视觉辨认出再现光像。
图12示出使用射出相干光L3的激光指示器11b作为点光源11的例子。在体积全息图记录材料8内形成干涉条纹5时，在使相干光L1沿着法线方向入射到体积全息图记录材料8而形成干涉条纹5的情况下，通过同样地使相干光L1从激光指示器11b沿着全息图记录层4的法线方向入射到全息图记录层4，能够在全息图记录层4的相反的面侧以规定波长的颜色将再现图像24投影到规定的投影面14上。观察者12不必通过全息图记录层4内的由光控制部1a和光透射部1b构成的规定区域，通过观察投影面，就能够视觉辨认出再现图像24。
在上述实施方式中，示出在全息图记录层4内使特定波长的光反射而形成干涉条纹5的例子，但也可以代替形成干涉条纹5，而在基材层上形成包含吸收特定波长的光的特定波长吸收色素的特定波长吸收层。例如，在想要在通过光学部件2观察点光源时视觉辨认出绿色的光像的情况下，只要根据傅立叶变换像在基材层上形成包含特定波长吸收色素的特定波长吸收层，作为能够观察再现光像的规定区域即可，该特定波长吸收色素吸收作为特定波长的绿色的波长成分。在该情况下，具有特定波长吸收色素的部分成为光控制部1a。另外，没有特定波长吸收色素的部分成为光透射部1b。
要想根据傅立叶变换像在基材层上形成特定波长吸收色素，可考虑例如使用凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷等印刷技术在基材层上形成包含特定波长吸收色素的油墨的方法等。作为特定波长吸收色素的具体材料，能够使用在滤色镜等中使用的四氮杂卟啉、花青类色素、偶氮甲碱类色素，罗丹明类色素等。作为基材层，使用透射率高、雾度值低的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环烯烃树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸苯乙烯树脂等树脂膜、石英玻璃等。
为了提高颜色的识别性能从而得到鲜明的再现光像，分光透射率的半值宽度优选为100nm以下，该分光透射率的半值宽度表示在基材层上形成的特定波长吸收色素所透射的特定波长的宽度。更优选的是，半值宽度为50nm以下。
图13是示出光控制部1a的分光透射率分布的曲线图。图13的横轴表示波长(nm)，纵轴表示透射率(％)。图13的光控制部1a是干涉条纹5、电介质多层膜或特定波长吸收色素等。上述半值宽度(半值全宽)c被定义为：在透射率最小的波长下，将未形成光控制部1a时设想的光学部件2的透射率(％)设为b，将透射率最小的波长下的光学部件2的透射率(％)设为a时，透射率为(b+a)/2的最接近透射率最小的波长的前后波长之差。
如上所述，本实施方式的光调制元件1通过控制在体积全息图记录材料8内形成干涉条纹5时使用的激光束的入射方向、波长，能够选择视觉辨认的再现光像的颜色。因此，通过在形成干涉条纹5时使用波长不同的2种以上的激光束，能够视觉辨认2种以上的颜色的再现光像。
图14示出包含相互不同的两种颜色的再现光像的一例。图14的浓淡不同的文字“F”实际上表示不同的颜色。更具体地说，例如红色的“F”31和绿色的“F”32配置成对角状。能够再现图14的再现光像的光调制元件1能够以图2和图3A～图3C所示的过程进行制作。更具体地说，使用红色的“F”用的光掩模基板7制作出可得到红色的再现光像的体积全息图，使用绿色的“F”用的光掩模基板7制作出可得到绿色的再现光像的体积全息图，通过对层叠这两个体积全息图而得的全息图记录层4照射包含红色和绿色的波长成分的激光束，能够得到红色和绿色的再现光像。或者，也可以在将一个光掩模基板7配置在规定的方向上的状态下，照射包含红色的波长成分的激光束而在全息图记录材料8内形成干涉条纹，然后在使该光掩模基板7的配置方向错开的状态下，照射包含绿色的波长成分的激光束而在全息图记录材料8内形成其他干涉条纹。
这样，关于用于得到图14的再现光像的光调制元件1内的光控制部1a，在从点光源将包含2个波长的规定波段的光入射到在一部分包含全息图记录层4内的干涉条纹的规定区域的状态下，当从光学部件2的法线方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出相互不同的两种颜色的再现光像。
图15A示出使用波长各不相同的3个以上的激光束制作出的光调制元件1的再现光像的第1例。图15A的再现光像表示白色的“F”33。在对光调制元件1照射包含制作时使用的3个以上的激光束的全部波长成分的再现照明光时，在光调制元件1内形成的3个以上的干涉条纹的每一个干涉条纹上被衍射的光相互混合，其结果是，该再现光像以白色被观察到。通过调整在形成3个以上的干涉条纹时使用的3个以上的激光束的波长，也能够使再现光像的合成色为白色以外。
用于得到图15A的再现光像的光调制元件1只要准备例如与3个以上的波长成分分别对应的3个以上的光掩模基板7，按照各个波长一边改变光掩模基板7一边在体积全息图记录介质8内形成3个以上的干涉条纹即可。或者，也可以使用与3个以上的波长成分分别对应的多个光掩模基板7分别制作出可得到多种颜色的再现光像的多个体积全息图，并层叠这些体积全息图。通过对层叠的全息图记录层4同时照射与记录时使用的波长相同的波长的激光束，得到白色的再现光像。如图15A所示，用于得到白色的再现光像的激光束的波长区域可以是红、绿、蓝的波长区域的3个以上的激光束，也可以使用除此以外的颜色的波长区域的3个以上的激光束。
这样，关于用于得到图15A的再现光像的光调制元件1内的光控制部1a，在从点光源将包含3个以上的波长的规定波段的光入射到在一部分包含全息图记录层4内的干涉条纹的规定区域的状态下，当从光学部件2的法线方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出白色的再现光像。
图15B示出使用波长各不相同的3个以上的激光束制作出的光调制元件1的再现光像的第2例。图15B的再现光像的颜色被区分为三种以上的颜色。图15B的浓淡不同的区域表示颜色分别不同。
图15B的光调制元件1是使用与三种颜色对应的3个光掩模基板7分别制作出可得到多种颜色的再现光像的3个体积全息图，并将这些体积全息图层叠而成的。通过对图15B的光调制元件1照射包含各色的波长成分的3个以上的激光束，得到以1种颜色以上被照明的多个再现光像。或者，关于图15B的光调制元件1，也可以一边使一个光掩模基板7的配置场所偏移，一边对各配置部位照射不同的波长的激光束，而在体积全息图记录介质8内形成干涉条纹。
这样，关于用于得到图15B的再现光像的光调制元件1内的光控制部1a，在从点光源将包含3个以上的波长的规定波段的光入射到在一部分包含全息图记录层4内的干涉条纹的规定区域的状态下，当从光学部件2的法线方向通过规定区域观察点光源时，能视觉辨认出颜色被区分为三种以上的颜色的再现光像。
本实施方式的光调制元件1也可以与使二维或三维的再现光像显现的现有的光调制元件进行组合。在该情况下，例如也可以层叠记录有本实施方式的干涉条纹5的全息图记录层4和使二维或三维的再现光像(也称为李普曼全息图再现像)显现的现有的全息图记录层，也可以将使二维或三维的再现光像显现的现有的全息图记录层内的干涉条纹在本实施方式的全息图记录层内与干涉条纹5分开或同时形成。
例如，本实施方式的光调制元件1不仅具有按照图2和图3A～图3C(或图5A～图5C)的过程制作出的全息图记录层4，也可以具有用于再现李普曼全息图再现像的干涉条纹。用于再现李普曼全息图再现像的干涉条纹也可以与全息图记录层4重叠地形成，也可以形成在与全息图记录层4不同的记录材料层上，该全息图记录层4形成有对与傅立叶变换像等再现基准像对应的再现光像进行再现的干涉条纹。
图16A和图16B是对这种光调制元件1的再现方法进行说明的图。用于再现与再现基准像对应的再现光像34的再现照明光，与用于再现李普曼全息图再现像35的再现照明光不同。更具体而言，用于再现与再现基准像对应的再现光像34的再现照明光，像图16A所示那样，是来自远离光调制元件1的一个主表面配置的点光源11a的光。观察者在使点光源11a点亮的状态下，从与光调制元件1的一个主表面相反的一侧的面侧观察再现光像34。另一方面，用于再现李普曼全息图再现像35的再现照明光，像图16B所示那样，例如从配置在远离光调制元件1的一个主表面的位置的另一个点光源11b向相对于一个主表面的法线方向倾斜的方向照射。观察者从一个主表面的法线方向观察李普曼全息图再现像35。不仅能通过点光源11b，也能通过荧光灯等其他照明光源视觉辨认李普曼全息图再现像35。
李普曼全息图再现像35是由在相对于一个主表面的法线方向倾斜的方向上照射的光进行照明而观察者从法线方向观察、即从偏离光源方向的方向观察的，与此相对，与再现基准像对应的再现光像34能够从点光源的方向观察。因此，不用担心李普曼全息图再现像35和与再现基准像对应的再现光像34混合而被观察到，能够明确地区分两者的再现像而进行观察。如上所述，用于再现李普曼全息图再现像35的再现照明光如上述那样可以是点光源11b，也可以是其他照明光源，与此相对，为了再现与再现基准像对应的再现光像34，例如需要像图16A所示那样在隔着光调制元件1与观察者相反的一侧配置点光源11a。或者，如图11A和图11B所示，在观察者从与点光源11a相同的一侧进行观察的情况下，也能够再现再现光像34，在该情况下，观察者需要从来自点光源11a的光的正反射方向进行观察。这样，为了再现与再现基准像对应的再现光像34，点光源11a的位置和观察者的观察方向必须满足规定的条件，因此适合用于防伪等安全用途。
用于再现李普曼全息图再现像35的原版例如通过现有的两步骤法(也称为H1H2法)而制作出。例如，在图5A～图5C的制作方法中，通过将利用H1H2法制作出的原版与光掩模基板进行层叠，从规定的方向照射规定的波长的激光束，能够形成体积全息图。或者，也可以使用利用H1H2法制作出的原版，在体积全息图记录介质8内形成干涉条纹，使用形成的体积全息图记录介质8，按照图3A～图3C或者图5A～图5C的过程形成最终的全息图记录层4。
能够通过形成干涉条纹时的激光束的波长来控制李普曼全息图再现像35的颜色。在再现李普曼全息图再现像35时照射的再现照明光需要包含在形成干涉条纹时使用的参照光的波长成分。
这样，通过调整在形成与对应于再现基准像的再现光像34对应的干涉条纹时使用的激光束的波长和形成与李普曼全息图再现像35对应的干涉条纹时使用的激光束的波长，能够使与再现基准像对应的再现光像34和李普曼全息图再现像35为相同的颜色，或者为相互不同的颜色。对于颜色的种类，也可以任意地进行调整。
本实施方式的光调制元件1可以组装到信息记录介质中。图17是示出信息记录介质20的一例的图。图17的信息记录介质20是纸币、ID证、护照、兑换券、票券、公共文档等记录有个人信息和机密信息等各种信息的介质、具有金钱价值的介质。ID证是国民ID证、许可证、会员证、员工证、学生证等。图17的介质的基材是纸、树脂、金属、合成纤维等。
在图17的基材中设置有开口部21，在开口部21的至少一部分设置有透明部件22，该透明部件22记录有例如文字、记号、图案等安全信息作为傅立叶变换像。可以用透明部件22覆盖开口部21的整个区域，也可以仅在开口部21的一部分配置透明部件22。该透明部件22相当于本实施方式的光调制元件1。例如，在图17的信息记录介质20的背面侧配置点光源，观察者从正面侧通过透明部件22观察点光源，由此能够视觉辨认记录在透明部件22的安全信息。该安全信息例如可以用于信息记录介质20的真伪判定等。
图18A是示出图17的信息记录介质20的A-A线剖面构造的第1例的图。在图18A所示的信息记录介质20中，在透明树脂层31上配置有不透明树脂层32。在不透明树脂层32上，在与开口部21重叠的区域设置有开口部33。在该开口部33上配置有上述的光调制元件1，在该光调制元件1上配置有透明树脂层34。由此，通过对开口部21照射来自点光源的光，能够视觉辨认与形成在光调制元件1内的傅立叶变换像对应的再现图像。另外，开口部33可以通过在不透明树脂层32上开孔而形成，也可以在不透明树脂层32上开孔后，在孔中嵌入与孔大致相同形状的透明树脂层而形成。另外，在图18A中图示成在透明树脂层34与不透明树脂层32之间具有间隙，在作为信息记录介质20使用时，施加热和压力使透明树脂层34与不透明树脂层32熔接、或者使透明树脂层34与不透明树脂层32通过未图示的粘接剂粘接来使用。
图18B是示出图17的信息记录介质20的A-A线剖面构造的第二例的图。图18B所示的信息记录介质20与图18A的不同之处在于，在透明树脂层34的背面侧配置印刷层35。该印刷层35避开与开口部21重叠的区域而配置在透明树脂层34的背面。即，在与未配置印刷层35的部分重叠的部位设置有开口部21。另外，印刷层35也可以不设置在透明树脂层34的背面侧，而设置在上表面侧。在图18B中，透明树脂层34和不透明树脂层32可以通过施加热和压力进行熔接，也可以经由未图示的粘接剂而粘接。
图18C是示出图17的信息记录介质20的A-A线剖面构造的第3例的图。在图18C所示的信息记录媒体20中，在透明树脂层31上配置有不透明树脂层32，在该不透明树脂层32上配置有透明树脂层34。在透明树脂层34上，与开口部21的位置一致地配置有光调制元件1。在不透明树脂层32上，在与开口部21重叠的区域设置有开口部33。
图18D是示出图17的信息记录介质20的A-A线剖面构造的第4例的图。在图18D所示的信息记录介质20中，在透明树脂层31上，避开与开口部21重叠的区域而配置有印刷层36。在该印刷层36上配置有透明树脂层34，在该透明树脂层34上避开与开口部21重叠的区域而配置有印刷层37。在该印刷层37上配置有透明树脂层38，在该透明树脂层38上与开口部21的位置一致地配置有光调制元件1。即，在与未配置印刷层36、37的部分重叠的部位设置有开口部21。在图18D中，透明树脂层31、34、38也可以通过施加热和压力进行熔接，也可以经由未图示的粘接剂而粘接。
图19是示出信息记录介质20的另一例的图。图19的信息记录介质20是纸币。在图19的纸币上设置有开口部21。在该开口部21的至少一部分设置有透明部件22，该透明部件22记录有例如文字、记号、图案等安全信息作为傅立叶变换像。
图20A是示出图19的A-A线剖面构造的第1例的图。在透明树脂层41的背面侧避开与开口部21重叠的区域而配置有印刷层42。在透明树脂层41的上表面侧，在与开口部21重叠的区域配置有光调制元件1。在该光调制元件1上配置有透明树脂层43。在透明树脂层43上，避开与开口部21重叠的区域而配置有印刷层44。即，在与未配置印刷层42、44的部分重叠的部位设置有开口部21。在图20A中，透明树脂层41、43也可以通过施加热和压力进行熔接，也可以经由未图示的粘接剂而粘接。
图20B是示出图19的A-A线剖面构造的第二例的图。在透明树脂层41的背面侧和上表面侧，避开与开口部21重叠的区域而配置有印刷层42、44。
在透明树脂层41的上表面侧的与开口部重叠的区域配置有光调制元件1。即，在与未配置印刷层42、44的部分重叠的部位设置有开口部21。
本实施方式的光调制元件1仅通过容易得到的LED灯等小型的点光源11就能够通过目视进行真伪判定。另外，本实施方式的光调制元件1与以往的彩虹色不同，具有如下的特征：能够通过确认特定波长的颜色的再现光像来进行真伪判定。并且，本实施方式的光调制元件1具有通过改变点光源11向光调制元件1的入射方向而使再现光像的颜色变化的特征，从而能够更可靠地进行真伪判定。另外，本实施方式的光调制元件1由于光学部件2的分光透射率的半值宽度窄至100nm以下，更优选为50nm以下，因此具有如下的特征：再现光像鲜明且容易目视，能够容易进行真伪判定。另外，由于本实施方式的光调制元件1的透射率高，因此通过信息记录介质20的开口部21容易观察之前的场景。
这样，本实施方式具有光学部件2，该光学部件2具有与原图像的傅立叶变换像10对应的光控制部1a和光透射部1b，光控制部1a反射或吸收特定波长的光而让特定波长以外的光透射，因此利用点光源11观察光学部件2内的包含光控制部1a和光透射部1b的规定区域时的再现光像的颜色为单色，从而容易视觉辨认再现光像。即，本实施方式的光调制元件1由于再现光像的波长分散少，因此再现光像的轮廓变得清楚，从而能够视觉辨认鲜明的再现光像。
另外，在本实施方式中，通过调整在构成光学部件2的全息图记录层4内形成干涉条纹5时使用的相干光L1的入射方向和波长，能够控制再现光像的颜色，并且能够控制能够清楚地视觉辨认再现光像的角度范围。
并且，在本实施方式中，通过使通过光学部件2观察点光源的角度变化，能够以分别不同的颜色视觉辨认再现光像。
另外，在本实施方式中，在观察再现光像时，可以相对于光学部件2在与观察者12相反的面侧配置点光源11，也可以在与观察者12相同的面侧配置点光源11，扩大有关点光源11的配置部位的自由度。
本公开的方式不限于上述的各个实施方式，也包含本领域技术人员能够想到的各种变形，本公开的效果也不限于上述的内容。即，在不脱离从权利要求书所规定的内容及其等同物导出的本公开的概念性思想和主旨的范围内，可以进行各种追加、变更以及部分删除。

Claims (16)

1.一种光调制元件，其中，
该光调制元件具有全息图记录层，该全息图记录层具有：光控制部，其具有干涉条纹，根据用于再现原图像的再现基准像，反射特定波长的光，并且让至少可见光波段的光中的所述特定波长以外的光透射；以及光透射部，其让包含所述特定波长的至少可见光波段的光透射，
所述光控制部和所述光透射部在所述全息图记录层的面方向上相邻配置。
2.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述再现基准像是原图像的傅立叶变换像。
3.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
关于所述全息图记录层，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从所述全息图记录层的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从相对于所述法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长短的颜色的再现光像。
4.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
关于所述全息图记录层，在从点光源将包含所述特定波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从相对于所述全息图记录层的法线方向倾斜的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出所述特定波长的颜色的再现光像，当从比所述倾斜的方向靠近所述法线方向的方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出波长比所述特定波长长的颜色的再现光像。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光调制元件，其中，
包含所述特定波长的规定波段的光从点光源沿着所述全息图记录层的法线方向入射到所述全息图记录层的情况下的、所述特定波长的分光透射率的半值宽度为100nm以下。
6.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述特定波长包含相互不同的两个波长，
所述光控制部对所述两个波长的光分别进行反射，
所述光透射部让所述两个波长的光透射。
7.根据权利要求6所述的光调制元件，其中，
关于所述全息图记录层，在从点光源将包含所述两个波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从所述全息图记录层的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出相互不同的两种颜色的再现光像。
8.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述特定波长包含分别不同的3个以上的波长，
所述光控制部对所述3个以上的波长的光分别进行反射，
所述光透射部让所述3个以上的波长的光透射。
9.根据权利要求8所述的光调制元件，其中，
关于所述全息图记录层，在从点光源将包含所述3个以上的波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从所述全息图记录层的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出白色的再现光像。
10.根据权利要求8所述的光调制元件，其中，
关于所述全息图记录层，在从点光源将包含所述3个以上的波长的规定波段的光入射到在一部分包含所述全息图记录层内的所述干涉条纹的规定区域的状态下，当从所述全息图记录层的法线方向通过所述规定区域观察所述点光源时，能视觉辨认出颜色被区分为所述三种以上的颜色的再现光像。
11.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述光控制部具有第1干涉条纹，在使与入射到所述全息图记录层的第1再现照明光不同的第2再现照明光入射时，该第2再现照明光通过该第1干涉条纹被转换成李普曼全息图再现像。
12.根据权利要求1所述的光调制元件，其中，
所述光控制部具有第1干涉条纹，在使与入射到所述全息图记录层的第1再现照明光不同的第2再现照明光入射时，该第2再现照明光通过该第1干涉条纹被转换成颜色与利用所述第1再现照明光在所述全息图记录层再现的再现光像的颜色不同的李普曼全息图再现像。
13.根据权利要求11或12所述的光调制元件，其中，
所述光控制部具有所述第1干涉条纹和作为所述光控制部而发挥功能的第2干涉条纹。
14.一种信息记录介质，其中，
该信息记录介质具有权利要求1至4、以及6至11中的任意一项所述的光调制元件。
15.根据权利要求14所述的信息记录介质，其中，
所述原图像包含文字、记号、图案等信息。
16.根据权利要求14或15所述的信息记录介质，其中，
该信息记录介质具有基材，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所述开口部。
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