JP2019049620A - 光変調素子および真贋判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の波長域の光をフィルタリングした光を入射させた場合、あるいは、再生光のうち特定の波長域の光をフィルタリングした場合や再生光の画像解析を行った場合にのみ意図した光像が得られ、その他の場合には意図した光像と異なる光像が得られる光変調素子を提供する。【解決手段】光変調素子は、入射光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、要素素子は、３段階以上の異なる高さを含む凹凸面を有し、第１波長域の光により第１光像が得られ、第１波長域とは異なる第２波長域の光により第１光像と重なる位置に第２光像が得られる。【選択図】図７

Description

本発明は、入射光の位相を変調することで光像を再生する光変調素子、および当該光変調素子を備えた真贋判定装置に関する。

原画像を再生可能なホログラム等の光変調素子として、様々なタイプの光変調素子が提案されている。

例えば特許文献１および特許文献２は、フーリエ変換ホログラムとして構成され計算機ホログラムからなるホログラムを開示する。このようなホログラムは、可視光波長帯域の全体にわたって光を回折して光像を再生する。そのため、これらのホログラムに白色光を入射させて観察した場合、例えば図１６に示すように、虹色に波長分散した再生像が観察される。このようなホログラムは、特定の波長域の光を入射させた場合も、白色光を入射させた場合に得られる光像と同じ光像が再生される。

特開平８−３５３６９４号公報 特開２００３−２０５３１６号公報

しかしながら、光変調素子の識別（例えば真贋判定）を行う場合や光変調素子の意匠性を向上させるため、次のような特性を有する光変調素子の実現が望まれる。すなわち、特定の波長域の光をフィルタリングした光を入射させた場合、あるいは、再生光のうち特定の波長域の光をフィルタリングした場合や再生光の画像解析を行った場合にのみ意図した光像が得られ、その他の場合（例えば白色光のような様々な波長域の光を含む光を入射させた場合）には意図した光像とは異なる光像が得られる、という特性である。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、特定の波長域の光をフィルタリングした光を入射させた場合、あるいは、再生光のうち特定の波長域の光をフィルタリングした場合や再生光の画像解析を行った場合にのみ意図した光像が得られ、その他の場合には意図した光像とは異なる光像が得られる光変調素子を提供することを目的とする。

本実施形態による光変調素子は、入射光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、
前記要素素子は、３段階以上の異なる高さを含む凹凸面を有し、
第１波長域の光により第１光像が得られ、前記第１波長域とは異なる第２波長域の光により前記第１光像と重なる位置に第２光像が得られる。

この場合、前記要素素子は、フーリエ変換ホログラムとして構成されていてもよい。

また、前記要素素子は、前記第１波長域の光により前記第１光像を再生し、前記第２波長域の光により前記第１光像と点対称な前記第２光像を再生してもよい。

あるいは、前記第１波長域の光により前記第１光像を再生する第１要素素子と、前記第２波長域の光により前記第２光像を再生する第２要素素子と、を備えてもよい。

この場合、前記第１要素素子および前記第２要素素子は、同一平面上に並んで配置されていてもよい。

また、前記第１波長域および前記第２波長域は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であってもよい。

また、本実施の形態の真贋判定装置は、
上述の光変調素子と、
前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を射出する光源装置、前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を透過するフィルタ、および、前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を取り込む画像解析装置の少なくともいずれかと、を備える。

本開示によれば、特定の波長域の光をフィルタリングした光を入射させた場合、あるいは、再生光のうち特定の波長域の光をフィルタリングした場合や再生光の画像解析を行った場合にのみ意図した光像が得られ、その他の場合には意図した光像と異なる光像が得られる光変調素子を提供することができる。

図１は、光変調素子保持体の典型例を示す概略平面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、光変調素子の平面構造を示す概念図である。 図４は、凹凸面の段構造の一例の概略を示す要素素子の断面図である。 図５は、凹凸面の段構造の他の例の概略を示す要素素子の断面図である。 図６は、図３に示す光変調素子に白色光を入射した場合に得られる光像を説明するための図である。 図７は、図３に示す光変調素子を含む真贋判定装置において得られる光像を説明するための図である。 図８は、各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係の一例を示すグラフである。 図９Ａは、図６および図７に示す光変調素子において、第１波長域の光により得られる第１光像の一例を示す図である。 図９Ｂは、図６および図７に示す光変調素子において、第２波長域の光により得られる第２光像の一例を示す図である。 図９Ｃは、図６および図７に示す光変調素子において、第３波長域の光により得られる第３光像の一例を示す図である。 図１０は、各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係の他の一例を示すグラフである。 図１１は、各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係のさらに他の一例を示すグラフである。 図１２は、各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係のさらに他の一例を示すグラフである。 図１３は、各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係のさらに他の一例を示すグラフである。 図１４は、変形例に係る光変調素子の平面構造を示す概念図である。 図１５Ａは、図１４に示す光変調素子を構成する第１要素素子において、第１波長域の光により得られる第１光像および第２波長域の光により得られる第３光像の一例を示す図である。 図１５Ｂは、図１４に示す光変調素子を構成する第２要素素子において、第１波長域の光により得られる第４光像および第２波長域の光により得られる第２光像の一例を示す図である。 図１６は、比較例に係る光変調素子に白色光を入射した場合に得られる光像を説明するための図である。 図１７は、図１６に示す光変調素子を構成する各要素素子での１次回折光および−１次回折光の波長分布と回折効率との関係の一例を示すグラフである。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態に係る光変調素子および真贋判定装置について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や、長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

以下の実施形態の光変調素子は、入射光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備えている。要素素子は、回折格子によって構成されている。具体的には、要素素子は、ホログラム構造体によって構成されており、特にフーリエ変換ホログラムによって構成されている。フーリエ変換ホログラムは、原画像のフーリエ変換像の波面情報を記録することで作製されるホログラムであり、いわゆるフーリエ変換レンズとして機能する。特に位相変調型のフーリエ変換ホログラムは、フーリエ変換像の位相情報を多値化して深さとして媒体に記録することで作製される凹凸面を有するホログラムであり、媒体の光路長差に基づく回折現象を利用して再生光から原画像の光像を再生する。このフーリエ変換ホログラムは、例えば、所望の光像（すなわち原画像）を精度良く再生できる一方で、比較的簡単に作製することができる点で有利である。ただし、本発明を適用可能な光変調素子の要素素子は、フーリエ変換ホログラムには限定されず、他の方法で光像を再生するホログラムや他の構造を有する光変調素子に対しても本発明を適用することが可能である。

以下の説明では、特に断りがない限り、光変調素子に対する入射光の入射角度が０°（すなわち光変調素子の入射面の法線方向に沿った角度）の場合を想定している。また本明細書において示される屈折率の具体的な値は、特に断りがない限り、波長５８９．３ｎｍの光を基準としている。また以下の説明では、光変調素子に関して示される屈折率や凹凸面の特性値は、特に断りがない限り、屈折率が１．０の空気環境下において光変調素子が使用される場合を想定して導き出された値である。

光変調素子は、図６に示すように観察者および光源が光変調素子に対して同じ側に配置され、光変調素子についての反射による回折光を観察することが意図された反射型の光変調素子と、観察者および光源が光変調素子を介して相互に異なる側に配置され、光変調素子についての透過による回折光を観察することが意図された透過型の光変調素子と、に分類できる。反射型の光変調素子としては、例えば図２に示す反射層２のような再生光を反射するための追加の層が設けられる構造体の他に、追加の反射層を設けずにホログラム層１の凹凸面１ａを空気に露出させて、ＵＶ硬化樹脂などのホログラム層１と空気との間の屈折率の差を利用して再生光を反射させる構造体がある。一方、透過型の光変調素子にはそのような反射層が設けられない。ただし、ホログラム層１に凹凸面１ａが形成され、その凹凸面１ａの光路長差に起因する回折現象によって所望の光像を再生する点で、反射型の光変調素子および透過型の光変調素子は共通する。なお凹凸面１ａの具体的な凹凸深さについては、透過型の光変調素子および反射型の光変調素子のそれぞれに関して最適な値が存在する。以下において、反射型の光変調素子および透過型の光変調素子のいずれか一方についてのみ説明されている内容は、特に断りがない限り、基本的に反射型の光変調素子および透過型の光変調素子の両方に対して応用が可能である。

また本明細書において、「同一の形状」を有する２以上の光像の概念には、大きさが相互に同一であり且つ形状（全体の形）が同じ２以上の光像だけではなく、光像の構成波長が異なるために再生される大きさが相互に僅かに異なる２以上の光像も含まれる。

また本明細書において、「点対称」の関係を有する２つの光像の概念には、大きさが相互に同一であり且つ形状（全体の形）が同じ２つの光像だけではなく、大きさが相互に異なり且つ形状が同じ２つの光像も含まれる。すなわち、同一の形状を有する２つの光像は、形状が同じであり、且つ再生位置及び再生向きが点対称性を有していれば、大きさが互いに同じか否かは問われない。そのため、例えば互いに相似の関係性を有する２つの光像であって、再生位置及び再生向きが点対称性を有する２つの光像は「互いに点対称の関係を有する２つの光像」に該当する。したがって、光像の構成波長が異なるために再生される大きさが相互に異なる２以上の光像は、形状が同じであり、再生位置及び光像の向きが点対称を有していれば、「互いに点対称の関係を有する２つの光像」に該当する。

以下、図面を参照して本実施形態の光変調素子について詳細に説明する。

本実施形態の光変調素子は、特定の波長域の光をフィルタリングした光を入射させた場合、あるいは、再生光のうち特定の波長域の光をフィルタリングした場合や再生光の画像解析を行った場合にのみ意図した光像が得られ、その他の場合には意図した光像と異なる光像が得られるようにするための工夫がなされている。このような光変調素子は、識別（例えば真贋判定）や意匠性において優れている。

まず、図１および図２を参照して、光変調素子１１の構造について説明する。図１は、光変調素子保持体１０の典型例を示す概略平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

図１および図２に示す光変調素子保持体１０は、ホログラム層１と、ホログラム層１の一方の面上に積層される反射層２と、ホログラム層１の他方の面上に積層された基材４とを備える。この光変調素子保持体１０の一部には反射型の光変調素子１１が設けられている。この光変調素子１１では、ホログラム層１の一方の面が凹凸面１ａを形成し、この凹凸面１ａを被覆する反射層２も凹凸形状を有する。光変調素子１１が有する凹凸面１ａは、原画像のフーリエ変換画像に対応した凹凸パターンを有し、フーリエ変換画像の画素毎に対応の凹凸深さを有する。例えば、基材４（例えばＰＥＴ：ポリエチレンテレフタラート）上にホログラム層１を構成する樹脂（例えばＵＶ硬化樹脂や熱可塑性樹脂）を塗布などで形成し、当該ホログラム層１を構成する樹脂に対して、ＵＶ硬化処理や熱圧処理とともに原版の凹凸面を押し当てる凹凸賦形処理が行われ、その後、当該ホログラム層１の凹凸面１ａ上に反射層２（例えばＡｌ、ＺｎＳ、或いはＴｉＯ_２など）を形成することにより、図１および図２に示す光変調素子保持体１０を製造することができる。なお図示は省略するが、反射層２上に、粘着材、接着剤、及び／又はヒートシール層等の他の部材が更に形成されてもよい。

このような光変調素子１１に対して点光源やレーザー光源で構成された平行光源からの光や太陽光が入射すると、凹凸面１ａの凹凸パターンに応じた光像（すなわち原画像）が再生される。この種の光変調素子は、光像を投影するためのスクリーン等が不要であり、また点光源や平行光源等の特定の光源からの光が入射する場合にとりわけ良好に光像を再生するため、意匠用途、真贋判定などのセキュリティ用途、或いはその他の用途に対して利便性良く広範に利用可能である。このような光変調素子によって再生可能な光像は特に限定されず、例えば文字、記号、線画、絵柄、模様（パターン）およびこれらの組み合わせ等を、原画像および再生可能な光像としうる。

図３は、光変調素子１１の平面構造を示す概念図である。本実施形態の光変調素子１１は、二次元的に規則的に配置された複数の要素素子（「ホログラムセル」とも呼ばれる）２１を含む。各要素素子２１は、上述の凹凸面１ａを有するとともに、数ｎｍ〜数ｍｍ四方（例えば２ｍｍ四方）の平面サイズを有し、再生光の位相を変調して光像を再生する。

凹凸面１ａは多段形状を有し、３段階以上の異なる高さを含む。３段階以上の異なる高さを含むのであれば、凹凸面１ａの段数は特に限定されない。複雑な構図を持つ原画像を高精細に再生する場合、凹凸面１ａは、４段階以上の異なる高さを含むことが好ましい。

図４および図５は、凹凸面１ａの段構造の概略を示す要素素子２１の断面図である。図４は８段階の異なる高さを含む凹凸面１ａを示し、図５は４段階の異なる高さを含む凹凸面１ａを示す。なお図４および図５には、相互に同じ段形状の凹凸面１ａを有する要素素子２１が示されているが、実際の凹凸面１ａは再生される光像（すなわち原画像）に応じた段形状を有する。なお凹凸面１ａの凹凸パターンのピッチ（すなわち画素ピッチ（図４および図５に示す符合「Ｐ」参照））は、光像を精度良く再生する観点からは０．１μｍ〜８０．０μｍの範囲にあることが好ましく、通常は１μｍ以上であることが好ましい。

図６は、図３に示す光変調素子１１に白色光を入射させた場合に得られる光像を説明するための図である。図６において、符号「１５１」は白色光光源装置を示す。図７は、図３に示す光変調素子を備えた真贋判定装置において、特定の波長域の光を光変調素子に入射させた場合に得られる光像を説明するための図である。図７において符号「３００」は真贋判定装置を示し、符合「２５１」は、真贋判定装置が備える真贋判定用光源装置を示す。

図７に示す真贋判定装置３００は、光変調素子１１と真贋判定用光源装置２５１とを備える。真贋判定用光源装置２５１は、第１波長を含む第１波長域の光および第２波長を含む第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を射出する。ここでいう「一方を含み他方を含まない」とは、一方の光の１０％未満の光束で他方の光が含まれる場合にも当てはまる。図７に示す例においては、真贋判定用光源装置２５１は、第１波長域の光を含み第２波長域の光を含まない光を射出する。とりわけ図７に示す例においては、真贋判定装置３００が後述する図８に示す回折効率特性を有する光変調素子１１を備えるため、真贋判定用光源装置２５１は、第１波長域の光を含む光であって、第２波長域の光および第３波長を含む第３波長域の光を含まない光を射出する。

図７に示すように、光変調素子１１は、真贋判定装置３００において真贋判定用光源装置２５１からの光が入射すると、明瞭な「ＯＫ」の文字の光像２００ａを得ることができる。一方、光変調素子１１は、白色光が入射すると、図６に示すように光像２００ａとは異なる光像１００が得られる。以下、図８〜図９Ｃを参照して、図６および図７に示す光変調素子の特性についてさらに詳細に説明する。

図８は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長域の入射光に対する、光変調素子１１を構成する要素素子２１での１次回折光および−１次回折光の波長分布を示すグラフである。図８において、横軸が波長［単位：ｎｍ］を示し、縦軸が回折効率［単位：％］を示す。回折効率は、ある方向へ回折する光の放射束［単位：μＷもしくはμＪ／ｃｍ^２］を各要素素子２１に入射する光の放射束で割った量で表され、ある方向への回折放射束をＰで表し、入射放射束をＰ０で表した場合、回折効率ηは「η＝Ｐ／Ｐ０」で表される無次元数である。図８および後述する図１０〜図１３では、１次回折光の波長分布は「Ｗ１」で示され、−１次回折光の波長分布は「Ｗ−１」で示されている。

図９Ａは、図８に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１に第１波長域の光（具体的には第１波長５２０ｎｍを含む波長域の光）を入射させた場合に得られる第１光像２００ａを示している。また、図９Ｂは、図８に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１に第２波長域の光（具体的には第２波長６６５ｎｍを含む波長域の光）を入射させた場合に得られる第２光像２００ｂを示している。図９Ｃは、図８に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１に第３波長域の光（具体的には第３波長４２０ｎｍを含む波長域の光）を入射させた場合に得られる第３光像２００ｃを示している。

なお、要素素子２１で回折される光のうち、図９Ａ〜図９Ｂに示す光像２００ａおよび光像２００ｂ，２００ｃの再生に主として寄与するのは、それぞれ１次回折光および−１次回折光である。要素素子２１での２次以上の高次の回折光は、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃの明瞭な再生には寄与しない。また、要素素子２１に入射する入射光の一部は、要素素子２１で回折されることなく要素素子２１を透過して０次光となるが、０次光は点の光像を生成するだけであり、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃの再生に寄与しない。

図８に示すように、光変調素子１１を構成する要素素子２１は、波長に応じて特有の回折効率を示す。具体的には、要素素子２１は、第１波長域の光（具体的には第１波長５２０ｎｍを含む波長域の光）が１次回折光に関して高い回折効率を示す。これは、要素素子２１では、１次回折光が第１波長域において効率よく回折されることを示す。そして、要素素子２１での１次回折光は、第１波長域の光で、図９Ａに示す「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａを再生する。なお、第１波長域の光は、第１光像２００ａを再生するが、第２光像２００ｂおよび第３光像２００ｃを再生しない。ここで本明細書において光像を「再生する」とは、要素素子２１において５０％以上の回折効率で回折された１次回折光または−１次回折光によって光像を生成することを言うものとする。したがって、例えば図８に示す例において、第１波長域の光とは、５００ｎｍ以上５４５ｎｍ以下の波長の光である。

また、光変調素子１１を構成する要素素子２１は、第１波長域とは異なる第２波長域の光（具体的には第２波長６６５ｎｍを含む波長域の光）が−１次回折光に関して高い回折効率を示す。これは、要素素子２１では、−１次回折光が第２波長域において効率よく回折されることを示す。そして、要素素子２１での−１次回折光は、第２波長域の光で、図９Ｂに示す「ＯＫ」の文字の第２光像２００ｂを再生する。図９Ａおよび図９Ｂから理解されるように、第２光像２００ｂは、第１光像２００ｂと点対称な像である。なお、第２波長域の光は、第２光像２００ｂを再生するが、第１光像２００ａおよび第３光像２００ｃを再生しない。図８に示す例において、第２波長域の光とは、６３０ｎｍ以上７０５ｎｍ以下の波長の光である。

また、第２光像２００ｂは、第１光像２００ａと重なる位置に再生される。これにより、例えば白色光のような第１波長域の光と第２波長域の光とを含む光を光変調素子１１に入射させた場合、第１光像２００ａと第２光像２００ｂとが重なり合って、第１光像２００ａとは異なる光像が得られる。

なお、図８に示す例においては、光変調素子１１を構成する要素素子２１は、第１波長域とも第２波長域とも異なる第３波長域の光（具体的には第３波長４２０ｎｍを含む波長域の光）も、−１次回折光に関して高い回折効率を示す。これは、要素素子２１では、−１次回折光が第３波長域においても効率よく回折されることを示す。そして、要素素子２１での−１次回折光は、第３波長域の光で、図９Ｃに示す「ＯＫ」の文字の第３光像を再生する。図９Ａおよび図９Ｃから理解されるように、第３光像２００ｃは、第１光像と点対称な像である。なお、第３波長域の光は、第３光像２００ｃを再生するが、第１光像２００ａおよび第２光像２００ｂを再生しない。また、第３波長域の光とは、４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長の光である。

また、図６に示すように、第３光像２００ｃも第１光像２００ａと重なる位置に再生される。これにより、例えば白色光のような第１波長域の光と第３波長域の光とを含む光を光変調素子１１に入射させた場合、第１光像２００ａと第３光像２００ｃとが重なり合って、第１光像２００ａとは異なる光像が得られる。

以上から理解されるように、図８に示す例では、白色光を光変調素子１１に入射させた場合に得られる図６に示す光像１００は、第１光像２００ａと第２光像２００ｂと第３光像２００ｃとが重なり合って構成された光像である。

図８に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１に、図７に示す真贋判定装置３００において第１波長域の光を含むが第２波長域および第３波長域の光を含まない光を入射させると、図７に示すような「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａが明瞭に観察される。一方、図６に示すように、光変調素子１１に白色光を入射させた場合には、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃが重なり合って、第１光像２００ａとは異なる光像１００が観察される。

図８に示す回折効率特性は、光変調素子１１を構成する要素素子２１を屈折率ｎが１．５の材料で構成し、その凹凸面１ａにおける段数を４段、１段当たりの深さを３９０ｎｍとして要素素子２１を設計した場合に得られる。しかしながら、第１波長域の光により第１光像が得られ、第１波長域とは異なる第２波長域の光により第２光像が得られる光変調素子１１としては、上述のように設計された光変調素子１１に限られない。

例えば、光変調素子１１を構成する要素素子２１を屈折率ｎが１．５の材料で構成し、その凹凸面１ａにおける段数を４段、１段当たりの深さを４００ｎｍとして光変調素子１１を設計した場合、要素素子２１は、図１０に示すような回折効率特性を有する。すなわち、要素素子２１は、第１波長域の光（具体的には第１波長５２０ｎｍを含む５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）が１次回折光に関して高い回折効率を示す。また、要素素子２１は、第２波長域の光（具体的には第２波長６８０ｎｍを含む６５５ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）および第３波長域の光（具体的には第３波長４３０ｎｍを含む４２５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長域の光）が−１次回折光に関して高い回折効率を示す。

図１０に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１によっても、光変調素子１１での１次回折光は、第１波長域の光で図９Ａに示す第１光像２００ａを再生し、光変調素子１１での−１次回折光は、第２波長域の光で図９Ｂに示す第２光像２００ｂを、第３波長域の光で図９Ｃに示す第３光像２００ｃを再生することができる。したがって、光変調素子１１に、図７に示す真贋判定装置３００において第１波長域の光（具体的には５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）を含むが第２波長域の光（具体的には６５５ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）および第３波長域の光（具体的には４２５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長域の光）を含まない光を入射させると、図７に示すような「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａが明瞭に観察される。一方、図６に示すように、光変調素子１１に白色光を入射させた場合には、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃが重なり合って、光像２００ａとは異なる光像１００が観察される（図６参照）。

また、光変調素子１１を構成する要素素子２１を屈折率ｎが１．５の材料で構成し、その凹凸面１ａにおける段数を８段、１段当たりの深さを２００ｎｍとして要素素子２１を設計した場合、要素素子２１は、図１１に示すような回折効率特性を有する。すなわち、要素素子２１は、第１波長域の光（具体的には第１波長５３０ｎｍを含む５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）が１次回折光に関して高い回折効率を示す。また、要素素子２１は、第２波長域の光（具体的には第２波長６８０ｎｍを含む６５０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）が−１次回折光に関して高い回折効率を示す。

図１１に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１によっても、光変調素子１１での１次回折光は、第１波長域の光で図９Ａに示す第１光像２００ａを再生し、光変調素子１１での−１次回折光は、第２波長域の光で図９Ｂに示す第２光像２００ｂを再生することができる。したがって、光変調素子１１に、図７に示す真贋判定装置３００において第１波長域の光（具体的には５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）を含むが第２波長域の光（具体的には６５０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）を含まない光を入射させると、図７に示すような「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａが明瞭に観察される。一方、図６に示すように、光変調素子１１に白色光を入射させた場合には、光像２００ａ，２００ｂが重なり合って、光像２００ａとは異なる光像が観察される。

また、光変調素子１１を構成する要素素子２１を屈折率ｎが１．５の材料で構成し、その凹凸面１ａにおける段数を４段、１段当たりの深さを１９０ｎｍとして要素素子２１を設計した場合、要素素子２１は、図１２に示すような回折効率特性を有する。すなわち、要素素子２１は、第１波長域の光（具体的には第１波長４６０ｎｍを含む４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長域の光）が１次回折光に関して高い回折効率を示す。また、光変調素子１１は、第２波長域の光（具体的には第２波長７５０ｎｍを含む６９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光）が−１次回折光に関して高い回折効率を示す。

図１２に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成された光変調素子１１によっても、光変調素子１１での１次回折光は、第１波長域の光で図９Ａに示す第１光像２００ａを再生し、光変調素子１１での−１次回折光は、第２波長域の光で図９Ｂに示す第２光像２００ｂを再生することができる。したがって、光変調素子１１に、図７に示す真贋判定装置３００において第１波長域の光（具体的には４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長域の光）を含むが第２波長域の光（具体的には６９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の光）を含まない光を入射させると、図７に示すような「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａが明瞭に観察される。一方、図６に示すように、光変調素子１１に白色光を入射させた場合には、光像２００ａ，２００ｂが重なり合って、光像２００ａとは異なる光像が観察される。

また、光変調素子１１を構成する要素素子２１を屈折率ｎが１．５の材料で構成し、その凹凸面１ａにおける段数を４段、１段当たりの深さを２８０ｎｍとして要素素子２１を設計した場合、要素素子２１は、図１３に示すような回折効率特性を有する。すなわち、要素素子２１は、第１波長域の光（具体的には第１波長６５０ｎｍを含む６２５ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）が１次回折光に関して高い回折効率を示す。また、要素素子２１は、第２波長域の光（具体的には第２波長４８０ｎｍを含む４６０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の波長域の光）が−１次回折光に関して高い回折効率を示す。

図１３に示す回折効率特性を有する要素素子２１によって構成された光変調素子１１によっても、光変調素子１１での１次回折光は、第１波長域の光で図９Ａに示す第１光像２００ａを再生し、光変調素子１１での−１次回折光は、第２波長域の光で図９Ｂに示す第２光像２００ｂを再生することができる。したがって、光変調素子１１に、図７に示す真贋判定装置３００において第１波長域の光（具体的には６２５ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）を含むが第２波長域の光（具体的には４６０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の波長域の光）を含まない光を入射させると、図７に示すような「ＯＫ」の文字の第１光像２００ａが明瞭に観察される。一方、図６に示すように、光変調素子１１に白色光を入射させた場合には、光像２００ａ，２００ｂが重なり合って、光像２００ａとは異なる光像が観察される。

なお、真贋判定装置３００は、光変調素子１１と、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含まない光を透過するフィルタと、を備えていてもよい。この場合も、光変調素子１１で回折された光をフィルタでフィルタリングすることにより、第１光像２００ａまたは第２光像２００ｂを得ることができる。もちろん、光変調素子１１が、図８または図１０に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成されている場合、上述のフィルタは、第１波長域、第２波長域および第３波長域のうちから選択された１つまたは複数の波長域の光を含まない光を透過するフィルタであってよく、例えば第２波長域の光および第３波長域の光を含まない光を透過するフィルタであってよい。

また、真贋判定装置３００は、光変調素子１１と、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を取り込む画像解析装置と、を備えていてもよい。この場合も、光変調素子１１で回折された光を画像解析装置で選択的に取り込むことにより、第１光像２００ａまたは第２光像２００ｂを得ることができる。もちろん、光変調素子１１が、図８または図１０に示す回折効率特性を有する要素素子２１で構成されている場合、上述の画像解析装置は、第１波長域、第２波長域および第３波長域のうちから選択された１つまたは複数の波長域の光を含まない光を取り込むものであってよく、例えば第２波長域の光および第３波長域の光を含まない光を取り込むものであってよい。

なお上述の図９Ａ〜図９Ｃに示した光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃは、本実施形態の光変調素子１１によって再生可能な光像の例に過ぎず、光変調素子１１は他の形状の光像を再生するものであってもよい。

また、上述してきた実施形態において、入射光の波長域は３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であり、したがって第１波長域および第２波長域も３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であった。この場合、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃおよび光像１００を、視覚によって認識することが可能である。しかしながら、第１波長域および第２波長域は上述の波長域に限られず、いわゆる可視光域外の波長域であってもよい。とりわけ真贋判定装置３００が上述の画像解析装置を含む場合、光像２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，１００は視覚を用いて認識されなくてもよく、画像解析装置での解析結果によって把握されてもよい。

次に、光変調素子１１（特に凹凸面１ａ）の製造方法の一例について説明する。以下に説明する方法は一例に過ぎず、所望の凹凸面１ａを含む光変調素子１１を適切に製造可能な他の方法を採用することが可能である。また反射型の光変調素子および透過型の光変調素子のいずれに対しても、以下に説明する製造方法は適用可能である。

まず、原画像の２次元画像がコンピュータによって読み込まれる（Ｓｔｅｐ１）。そしてコンピュータは、読み込んだ２次元画像の各画素値を振幅値とするとともに、各画素に対して０から２πの間のランダムな値を位相値として割り当てることにより、２次元複素振幅画像を得る（Ｓｔｅｐ２）。そしてコンピュータは、この２次元複素振幅画像の２次元フーリエ変換を行うことによって、２次元フーリエ変換画像を得る（Ｓｔｅｐ３）。なおコンピュータは、必要に応じて、繰り返しフーリエ変換法や遺伝的アルゴリズムなどの任意の最適化処理を行ってもよい（Ｓｔｅｐ４）。そしてコンピュータは、２次元フーリエ変換画像の各画素の位相値を、複数段階（例えば「０」、「π／２」、「π」および「３π／２」の４段階、或いは「０」、「π／４」、「π／２」、「３π／４」、「π」、「５π／４」、「３π／２」および「７π／４」の８段階）に離散化する（Ｓｔｅｐ５）。

そして、離散化された対応の位相値に応じた深さを各画素が有するように、２次元フーリエ変換画像に対応する光変調素子１１（特に凹凸面１ａ）が作製される（Ｓｔｅｐ６）。例えば、上述のＳｔｅｐ５において２次元フーリエ変換画像の画素値が４段階に離散化された場合には、Ｓｔｅｐ６において４段階の深さを持つ凹凸面１ａ（図５参照）がホログラム層１に形成される。凹凸面１ａの深さは、実現しようとする回折効率特性だけではなく、様々な他の関連パラメータ（例えば光変調素子１１（特にホログラム層１）を構成する材料の屈折率）も考慮されてコンピュータにより決定される。なお、反射型の光変調素子１１および透過型の光変調素子１１はそれぞれ特有の凹凸面１ａの深さ構造を有し、例えば同様の回折特性を実現しようとする場合であっても、光変調素子１１の凹凸面１ａの深さの具体的な値は反射型と透過型との間で異なる。

光変調素子１１の製造装置は特に限定されず、例えば上述のＳｔｅｐ１〜５を実行するコンピュータによって制御される装置であってもよいし、当該コンピュータとは別個に設けられた装置であってもよい。また必要に応じて、上述の光変調素子１１（特に凹凸面１ａ）の構造に対応する母型（すなわちマスター原版）を、フォトリソグラフィ技術に基づく露光装置や電子線描画装置等により作ってもよい（Ｓｔｅｐ７）。例えば、母型に液状の紫外線硬化性樹脂を滴下し、基材フィルム（例えばＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタラートフィルム））と母型とによって挟まれた状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線を照射して硬化させ、その後、基材フィルムとともに紫外線硬化性樹脂を母型から剥離することによって、所望の凹凸面１ａを有する光変調素子１１を作製できる。他の方法として、例えば、熱可塑性の紫外線硬化性樹脂を用いる方法、熱可塑性樹脂を用いる方法、熱硬化性樹脂を用いる方法、および電離放射線硬化性樹脂を用いる方法が採用されてもよい。このように母型を使うことで、所望の凹凸面１ａを有する光変調素子１１を簡単且つ大量に複製することが可能である。

反射型の光変調素子１１の場合、凹凸面１ａ上に反射層２（例えばＡｌやＺｎＳによって構成される反射層或いはＴｉＯ_２によって構成される反射層（高屈折率層））が製造装置によって更に形成されてもよい。ただし、ホログラム層１と空気との間の屈折率の差を利用して再生光を反射させる光変調素子１１の場合には、反射層２を追加的に設けることなく、ホログラム層１の凹凸面１ａを空気に露出させたままでもよい。さらに必要に応じて、接着層等の他の機能層（例えばヒートシール層や隣接層間の密着性を高めるためのプライマー層など）がホログラム層１に対して形成されてもよい。また例えば、ホログラム層１の凹凸面１ａ上に反射層２を形成する場合、凹凸形状を有する反射層２の表面（ホログラム層１とは反対側の表面）上に接着層を形成し、当該接着層によって反射層２の表面の凹部を埋めるようにしてもよい。

なお上述の光変調素子１１によって再生される光像の色（波長帯域）は、屈折率が１．０の空気環境下で使用される場合を想定している。また観察者が上述の光変調素子１１によって再生される光像１００を観察する場合、ホログラム層１の凹凸面１ａが観察者とは反対側に配置され、観察者はホログラム層１を通して凹凸構造（すなわち凹凸面１ａ）を観察することになる。なお、ホログラム層１の凹凸面１ａが観察者と同じ側に配置される場合、観察者が観察する光変調素子１１からの反射像は、ホログラム層１を通過することなく表面で反射した光によって構成されるため、ホログラム層１の屈折率に基づく回折現象とは無関係な像であり、所望像とはならない。

以上のような実施形態によれば、光変調素子１１は、入射光の位相を変調することで光像を再生する要素素子２１を備え、要素素子２１は、３段階以上の異なる高さを含む凹凸面１ａを有し、第１波長域の光により第１光像２００ａが得られ、第１波長域とは異なる第２波長域の光により第１光像２００ａと重なる位置に第２光像２００ｂが得られる

このような光変調素子１１によれば、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を光変調素子１１に入射させることにより、図７に示すように、第１光像２００ａおよび第２光像２００ｂの一方を明瞭に得ることができる。一方で、このような光変調素子１１によれば、第１波長域の光および第２波長域の光を含む光（例えば白色光のような様々な波長の光を含む光）を入射させると、図６に示すような、第１光像２００ａと第２光像２００ｂとが重なった光像が得られる。このような性質を有する光変調素子１１は、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を入射させた場合にのみ特定の光像２００ａ，２００ｂを得ることができるため、光変調素子保持体１０の識別（例えば真贋判定）に利用することができる。また、このような性質を有する光変調素子１１によれば、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光が入射した場合と、第１波長域の光および第２波長域の光を含む光（例えば白色光のような光）が入射した場合とで、異なる光像を得ることができるため、光変調素子保持体１０の意匠性を向上させることができる。

また、本実施形態の光変調素子１１において、各要素素子２１は、フーリエ変換ホログラムとして構成されている。これにより、所望の光像２００ａ，２００ｂを精度良く再生可能な要素素子２１を、比較的簡単に作製することができる。

また、本実施形態の光変調素子１１において、要素素子２１は、第１波長域の光により第１光像２００ａを再生し、第２波長域の光により第１光像２００ａと点対称な第２光像２００ｂを再生する。これにより、光変調素子１１に第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光が入射した場合に得られる光像２００ａ，２００ｃと、光変調素子１１に第１波長域の光および第２波長域の光を含む光（例えば白色光のような光）が入射した場合に得られる光像と、を異ならせることが容易である。

また、本実施形態の光変調素子１１において、上述の第１波長域および第２波長域は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である。この場合、光変調素子１１での回折光により得られる光像１００，２００ａ，２００ｂの変化を、視認することが可能である。

また、以上のような実施形態によれば、真贋判定装置３００は、上述の光変調素子１１と、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を射出する光源装置２５１、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を透過するフィルタ、および、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を取り込む画像解析装置の少なくともいずれかと、を備えている。このような真贋判定装置３００によれば、真贋判定を行うことが容易である。

［変形例］
次に、図１４〜図１５Ｂを参照して、図１〜図１３に示す実施形態の変形例について説明する。図１〜図１３に示す例において光変調素子は、光変調素子を構成する要素素子の各々が、第１光像の再生および第２光像の再生のいずれにも寄与していた。しかしながら、本変形例の光変調素子は、第１光像の再生に寄与する要素素子と第２光像の再生に寄与する要素素子とが異なっている。以下、図面を参照して、本変形例の光変調素子について詳細に説明する。

図１４は、本変形例の光変調素子の構成を示す図である。図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１４の光変調素子を構成する第１要素素子および第２要素素子により得られる光像を説明するための図である。

図１４に示すように、本変形例の光変調素子１１は、第１波長域の光により第１光像３００ａを再生する第１要素素子１２１と、第２波長域の光により第２光像３００ｂを再生する第２要素素子２２１と、を備える。図１４に示す例においては、複数の第１要素素子１２１および複数の第２要素素子２２１が、同一平面上に市松模様状に並べて配置されている。

図１４に示す第１要素素子１２１および第２要素素子２２１は、屈折率ｎが１．５の材料で構成され、その凹凸面１ａにおける段数は８段であり、１段当たりの深さは２００ｎｍである。第１要素素子１２１および第２要素素子２２１は、図１１に示す回折効率特性を有している。

また、図１４に示す第１要素素子１２１では、白色光のような第１波長域の光および第２波長域の光を含む光が入射すると、図１５Ａに示すように、第１波長域の光（具体的には５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）が回折されて、「Ｏ」の文字の第１光像３００ａが再生され、第２波長域の光（具体的には６５０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）が回折されて、第１光像３００ａと点対称の「Ｏ」の文字の第３光像３００ｃが再生される。また、図１４に示す第２要素素子２２１では、白色光のような第１波長域の光および第２波長域の光を含む光が入射すると、図１５Ｂに示すように、第１波長域の光（具体的には５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）が回折されて、「Ｋ」の文字の第４光像３００ｄが再生され、第２波長域の光（具体的には６５０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）が回折されて、第４光像３００ｄと点対称の「Ｋ」の文字の第２光像３００ｂが再生される。そして、第１光像３００ａと第２光像３００ｂとが重なる位置に得られ、第３光像３００ｃと第４光像３００ｄとが重なる位置に得られる。

このような光変調素子１１１によっても、図３に示す光変調素子１１と同様の効果を得ることができる。すなわち、真贋判定装置３００において光変調素子１１１に第１波長域の光（具体的には５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域の光）および第２波長域の光（具体的には６５０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長域の光）の一方を含み他方を含まない光を入射させることにより、第１光像３００ａおよび第２光像３００ｂのいずれか一方を得ることができる。同時に、第４光像３００ｄおよび第３光像３００ｃのいずれか一方を得ることができる。したがって、第１波長域の光および第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を入射させることにより、第１光像３００ａと第４光像３００ｄとが再生され、あるいは、第２光像３００ｂと第３光像３００ｃとが再生されて、図７に示すような「ＯＫ」の文字の光像を得ることができる。一方で、光変調素子１１１に第１波長域および第２波長域の光を含む光（例えば白色光のような光）が入射すると、第１光像３００ａと第２光像３００ｂとが重なった光像、および、第３光像３００ｃと第４光像３００ｄとが重なった光像が得られる。

なお上述の図１４に示す光変調素子１１１において第１要素素子１２１および第２要素素子２２１は、同一平面上に市松模様状に並べて配置されているが、第１要素素子１２１および第２要素素子２２１の配置態様は特に限定されない。例えば、光変調素子１１は、同一平面上にストライプ状に並べて配置された第１要素素子１２１および第２要素素子２２１を含んでいてもよい。

このように本変形例の光変調素子１１１は、第１波長域の光により第１光像３００ａを再生する第１要素素子１２１と、第２波長域の光により第２光像３００ｂを再生する第２要素素子２２１と、を備える。このような光変調素子１１１によれば、特定の波長域の光（すなわち第１波長域の光または第２波長域の光）を光変調素子１１１に入射させることにより、図１５Ａおよび図１５Ｂに示す第１光像３００ａおよび第２光像３００ｂの一方を明瞭に得ることができる。一方で、このような光変調素子１１１によれば、第１波長域の光と第２波長域の光を含む光（例えば白色光のような光）を光変調素子１１１に入射させることにより、第１光像３００ａと第２光像３００ｂとが重なって、第１光像３００ａとも第２光像３００ｂとも異なる光像を得ることができる。このような性質を有する光変調素子１１１は、光変調素子保持体１０の識別（例えば真贋判定）に利用することができ、また、光変調素子保持体１０の意匠性を向上させることができる。

［用途］
上述の光変調素子１１，１１１および光変調素子保持体１０の使用形態や用途は特に限定されず、例えば、キャラクター像を再生するなどエンターテイメント用途および意匠用途として使用することが可能である。またセキュリティ用途では、例えば以下の対象に対して光変調素子１１，１１１を適用可能である。光変調素子保持体１０を情報記録媒体として使用する場合、例えばパスポート、ＩＤ証、紙幣、クレジットカード、金券、商品券、その他のチケット、公的文書、個人情報や機密情報などの各種の情報を記録したその他の媒体、および金銭的価値のある他の媒体等に対し、本発明に係る光変調素子を応用することが可能であり、これらの偽造を防ぐことができる。ここでいうＩＤ証には、例えば国民ＩＤ証、免許証、会員証、社員証および学生証などが含まれる。光変調素子保持体１０において、光変調素子１１，１１１を保持する基材（図２の符合「４」参照）は、例えば紙、樹脂、金属、合成繊維、或いはこれらの組み合わせによって構成可能である。また基材に開口部（図２の符合「４ａ」参照）が形成される場合、当該開口部の全域を光変調素子１１，１１１で覆っていてもよいし、当該開口部の一部のみを光変調素子１１，１１１を配置してもよい。この光変調素子１１，１１１は、外観上は、透明部材として構成されうる。例えば、透過型の光変調素子１１，１１１を保持する光変調素子保持体１０の裏面側に点光源を配置し、観察者が光変調素子保持体１０の表面側から光変調素子１１，１１１を通して、特定の波長域の点光源等を観察することで、観察者は、光変調素子１１，１１１に記録されたセキュリティ情報を視認することができる。このセキュリティ情報は、例えば、光変調素子保持体１０の真贋判定などに利用できる。

また、上述の光変調素子保持体１０に対して本発明に係る光変調素子を任意の方法で適用することが可能であり、例えば、光変調素子保持体１０の表面への凹凸形成、転写、貼付、挟み込み、或いは埋め込み等の技法を使って、本発明に係る光変調素子を任意の物（すなわち光変調素子保持体１０）に保持させることができる。したがって、光変調素子保持体１０を構成する部材の一部を利用して光変調素子１１，１１１を形成してもよいし、光変調素子保持体１０に対して光変調素子１１，１１１を付加的に設けてもよい。

また上述の光変調素子１１は、単独で各種用途に利用されてもよいし、印刷層等の他の機能層と一緒に使用されて各種用途に利用されてもよい。

［ホログラム層の構成材料］
ホログラム層１を構成する材料は特に限定されないが、上述のように、各種樹脂によってホログラム層１を構成することが可能である。以下に、各種樹脂の具体例について列挙する。

ホログラム層１を構成する熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル変性ウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、ホログラム層１を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル酸エステル樹脂、アクリルアミド樹脂、ニトロセルロース樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独重合体であっても２種以上の構成成分からなる共重合体であってもよい。また、これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上述の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂は、各種イソシアネート化合物、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛等の金属石鹸、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等の有機過酸化物、ベンゾフェノン、アセトフェノン、アントラキノン、ナフトキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルスルフィド等の熱或いは紫外線硬化剤を含んでいてもよい。

ホログラム層１を構成する電離放射線硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ変性アクリレート樹脂、ウレタン変性アクリレート樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂等が挙げられ、中でもウレタン変性アクリレート樹脂が好ましく、特に特開２００７−０１７６４３号公報で示される化学式で表されるウレタン変性アクリル系樹脂が好ましい。

上記電離放射線硬化性樹脂を硬化させる際には、架橋構造、粘度の調整等を目的として、単官能または多官能のモノマー、オリゴマー等を併用することができる。上記単官能モノマーとしては、例えば、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ビニルピロリドン、（メタ）アクリロイルオキシエチルサクシネート、（メタ）アクリロイルオキシエチルフタレート等のモノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、２官能以上のモノマーとしては、骨格構造で分類するとポリオール（メタ）アクリレート（例えば、エポキシ変性ポリオール（メタ）アクリレート、ラクトン変性ポリオール（メタ）アクリレート等）、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、その他ポリブタジエン系、イソシアヌール酸系、ヒダントイン系、メラミン系、リン酸系、イミド系、ホスファゼン系等の骨格を有するポリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。さらに、紫外線、電子線硬化性である種々のモノマー、オリゴマー、ポリマーが利用できる。

更に詳しくは、２官能のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。３官能のモノマー、オリゴマー、ポリマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、脂肪族トリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。４官能のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、脂肪族テトラ（メタ）アクリレート等が挙げられる。５官能以上のモノマーやオリゴマーとしては、例えば、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、ポリエステル骨格、ウレタン骨格、ホスファゼン骨格を有する（メタ）アクリレート等が挙げられる。官能基数は特に限定されるものではないが、官能基数が３より小さいと耐熱性が低下する傾向があり、また、２０を超える場合には柔軟性が低下する傾向があるため、特に官能基数が３〜２０の範囲内のものが好ましい。

上記のような単官能または多官能のモノマーやオリゴマーの含有量は適宜調整可能だが、通常、電離放射線硬化性樹脂１００重量部に対して５０重量部以下とすることが好ましく、中でも０．５重量部〜２０重量部の範囲内が好ましい。

また、ホログラム層１には必要に応じて、光重合開始剤、重合禁止剤、劣化防止剤、可塑剤、滑剤、染料や顔料などの着色剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、およびチクソトロピー性付与剤等の添加剤が適宜加えられてもよい。

ホログラム層１の膜厚は、ホログラム層１が自己支持性を有する場合、０．０５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内が好ましく、中でも０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内であることが好ましい。一方、ホログラム層１が自己支持性を有さずに透明基材上に形成される場合、ホログラム層１の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内が好ましく、中でも２μｍ〜２０μｍの範囲内とすることが好ましい。また、ホログラム層１のサイズ（例えば平面視サイズ）は、光変調素子１１の用途に応じて適宜設定可能である。

［他の変形例］
上述の各実施形態および各変形例で用いられる光変調素子１１，１１１は、それぞれ、図３及び図１４に示すように複数の要素素子２１あるいは複数の第１要素素子１２１および複数の第２要素素子２２１から構成されているが、単一の要素素子２１あるいは単一の第１要素素子１２１および単一の第２要素素子２２１によって光変調素子１１，１１１が構成されていてもよい。

また各要素素子２１，１２１，２２１の平面視サイズおよび平面視形状も特に限定されず、各要素素子２１，１２１，２２１は任意のサイズおよび形状を有しうる。例えば、各要素素子２１，１２１，２２１の平面視形状を、正方形、長方形、台形等の四角形、他の多角形状（例えば三角形、五角形、六角形等）、真円、楕円、他の円形、星型形状、或いはハート型形状等であってもよく、光変調素子１１，１１１は２種類以上の平面視形状の要素素子２１を有していてもよい。

また光変調素子１１，１１１には、任意の機能層が付加されてもよく、例えば透明蒸着層によって光変調素子１１，１１１を覆ってもよい。特に光沢を持たない透明蒸着層を設けることによって、光変調素子１１，１１１が光沢を持つことを防いで、光変調素子１１，１１１を隠蔽することもできる。光変調素子１１，１１１を隠蔽する観点から、そのような透明蒸着層の全光線透過率は、８０％以上であることが好ましく、とりわけ９０％以上であることがより好ましい。また反射型の光変調素子１１，１１１では反射性の蒸着層（図２の反射層２参照）によって光変調素子１１，１１１を覆うことができる。反射性蒸着層の構成材料として、例えばＭｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｒｂ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｕ、Ｐｂ、もしくはＢｉ等の金属が挙げられる。また、透明蒸着層の構成材料として、例えば、上記金属の酸化物が挙げられる。これらの材料を単独で用いて蒸着層が構成されてもよいし、２以上の材料が組み合わされて蒸着層が構成されてもよい。

ホログラム層１上（特に凹凸面１ａ上）に設けられる蒸着層の厚みは、所望の反射性、色調、デザインおよび用途等の観点から適宜に設定でき、例えば５０Å〜１μｍの範囲内であることが好ましく、中でも１００Å〜１０００Åの範囲内であることが好ましい。特に、蒸着層の透明性を優先する場合には蒸着層の厚みは２００Å以下であることが好ましい一方で、蒸着層の隠蔽性を優先する場合には蒸着層の厚みは２００Åを超える厚みであることが好ましい。また蒸着層の形成方法としては、蒸着層の一般的な形成方法を採用でき、例えば真空蒸着法、スパッタリング法およびイオンプレーティング法等が挙げられる。

［比較例］
次に、図１６および図１７を参照して、上述の実施形態の比較例について説明する。

図１６は、本比較例の光変調素子を示す図である。図１７は、本比較例の光変調素子を構成する要素素子の回折効率特性を示すグラフである。

図１６に示す光変調素子３１１は、従来型の光変調素子である。図１７に示す例において、光変調素子３１１を構成する要素素子は、屈折率ｎが１．５の材料で構成され、その凹凸面３０１ａは４段の段数を有し、その凹凸面３０１ａの１段当たりの段差ｄは４６．２５ｎｍである。そして、光変調素子３１１を構成する要素素子は、図１７に示すような回折効率特性を有している。すなわち、各要素素子は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長域の全体にわたって１次回折光を概ね５０％以上の回折効率で回折する。このことは、図１６に示す光変調素子３１１では、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のいずれの波長域の光を入射させた場合であっても、白色光を入射させた場合に得られる光像４００と同じ光像が得られることを示している。一方、各要素素子は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長域の全体にわたって−１次回折光を１０％以下の回折効率で回折する。したがって、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下のいずれの波長域の光を入射させても、光変調素子３１１での−１次回折光による光像を観察することができないことを示している。このような光変調素子３１１によっては、特定の波長域の光を入射させた場合と白色光のような様々な波長の光を含む光を入射させた場合とで、異なる光像を得ることができない。

本発明は、上述の実施形態および変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態および変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また、上述の構成要素および／または方法以外の構成要素および／または方法を含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、上述の構成要素および／または方法のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明のある実施形態に含まれる一部の構成要素および／または方法と、本発明の他の実施形態に含まれる一部の構成要素および／または方法とを含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。したがって、上述の実施形態および変形例、および上述以外の本発明の実施形態の各々に含まれる構成要素および／または方法同士が組み合わされてもよく、そのような組み合わせに係る形態も本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。このように、本発明の技術的思想および趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲、明細書、要約書および図面に記載される各要素に対して種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ ホログラム層
１ａ 凹凸面
２ 反射層
４ 基材
１０ 光変調素子保持体
１１ 光変調素子
２１、１２１、２２１ 要素素子
１５１、２５１ 光源装置
１００、４００ 光像
２００ａ、３００ａ 第１光像
２００ｂ、３００ｂ 第２光像

Claims (7)

1. 入射光の位相を変調することで光像を再生する要素素子を備え、
   前記要素素子は、３段階以上の異なる高さを含む凹凸面を有し、
   第１波長域の光により第１光像が得られ、前記第１波長域とは異なる第２波長域の光により前記第１光像と重なる位置に第２光像が得られる、光変調素子。
2. 前記要素素子は、フーリエ変換ホログラムとして構成されている、請求項１に記載の光変調素子。
3. 前記要素素子は、前記第１波長域の光により前記第１光像を再生し、前記第２波長域の光により前記第１光像と点対称な前記第２光像を再生する、請求項１または請求項２に記載の光変調素子。
4. 前記第１波長域の光により前記第１光像を再生する第１要素素子と、前記第２波長域の光により前記第２光像を再生する第２要素素子と、を備える、請求項１または請求項２に記載の光変調素子。
5. 前記第１要素素子および前記第２要素素子は、同一平面上に並んで配置されている、請求項４に記載の光変調素子。
6. 前記第１波長域および前記第２波長域は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光変調素子。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光変調素子と、
   前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を射出する光源装置、前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を透過するフィルタ、および、前記第１波長域の光および前記第２波長域の光の一方を含み他方を含まない光を取り込む画像解析装置の少なくともいずれかと、を備える、真贋判定装置。