JP7003931B2 - 光学要素、積層体、冊子体 - Google Patents

Description

本発明は、光学的に機能する光学要素、積層体、冊子体に関するものである。

従来、光回折可能なホログラム等を備えるセキュリティドキュメントがあった（例えば特許文献１）。
このようなセキュリティドキュメント等の媒体は、常に、セキュリティ性の向上が要求されてきた。

特許第５５５９３５４号公報

本発明の課題は、セキュリティ性を向上した光学要素、積層体、冊子体を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、ホログラム画像（４１ｂ）が記録されたホログラム層（４１）と、前記ホログラム層の一方の面の側に積層された回折格子層（５０）とを備え、前記回折格子層は、厚さ方向に凹凸を有する回折格子（５２ａ）を備えること、を特徴とする光学要素である。
・第２の発明は、第１の発明の光学要素において、前記回折格子層（５０）の一方の面側であり、前記ホログラム層（４１）が配置された側とは反対側には、前記回折格子に光を導く導光層を備えること、を特徴とする光学要素である。
・第３の発明は、第２の発明の光学要素において、前記導光層（３１１，１５，３１，２２，５３，６２）は、前記回折格子（５２ａ）よりも大きな領域として構成されており、前記導光層に光を導入する導入部（３０３ａ）と、前記導入部から導入されて前記導光層によって導かれた光を前記回折格子へ向けて出射する出射部（３０３ｂ）とを備えること、を特徴とする光学要素である。
・第４の発明は、第３の発明に記載の光学要素において、前記導光層（３１１）の少なくとも一部を覆うように形成された印刷層（３１１ａ）を備え、前記印刷層は、前記導入部（３０３ａ）及び前記出射部（３０３ｂ）に相当する位置については、インクが設けられていない抜き部分として構成されていること、を特徴とする光学要素である。
・第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明の光学要素において、積層方向から見たときに、前記ホログラム層（４１）のホログラム画像（４１ｂ）は、前記回折格子（５２ａ）の設置範囲の形状である格子形状（５２ｂ）よりも大きく、格子形状を覆うこと、を特徴とする光学要素である。
・第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明の光学要素において、前記回折格子（５２ａ）は、回折光を、前記ホログラム層（４１）のホログラム画像（４１ｂ）の観察範囲内に出射すること、を特徴とする光学要素である。
・第７の発明は、第１から第６のいずれかの発明の光学要素において、前記回折格子（５２ａ）に直接接し、前記回折格子を形成する回折格子形成層（５２）よりも高屈折である高屈折率層（５３）を備えること、を特徴とする光学要素である。
・第８の発明は、第１から第７のいずれかの発明の光学要素（４０，２４０）を備える積層体である。
・第９の発明は、第８の発明の光学要素を備える積層体において、積層方向から見たときに、前記回折格子（５２ａ）よりも外側に位置し、光を内側に向けて反射する反射部（１３ａ）を備えること、を特徴とする積層体である。
・第１０の発明は、第９の発明の積層体において、この積層体を形成する樹脂層に埋め込まれた透明な埋込部材（３１，２３１ｂ）を備え、前記光学要素（４０，２４０）は、前記埋込部材よりも上側に配置され、前記反射部（１３ａ）は、前記埋込部材を囲う壁部であること、を特徴とする積層体である。
・第１１の発明は、第８から第１０のいずれかの発明の積層体において、この積層体は、カード（１，２０１，３０１）であること、を特徴とする積層体である。
・第１２の発明は、第８から第１０のいずれかの発明の積層体を含む冊子体である。

本発明によれば、セキュリティ性を向上した光学要素、積層体、冊子体を提供できる。

第１実施形態のカード１を説明する図である。 第１実施形態のカード１を説明する図である。 図１Ｂの二点鎖線内（矢印２部）の拡大図である。 第１実施形態のカード１の製造方法を説明する断面図である。 第１実施形態のカード１の製造方法を説明する断面図である。 第２実施形態のカード２０１を説明する断面図（図２に相当する図）である。 第３実施形態のカード３０１を説明する図（図１Ａに相当する図）である。 第３実施形態のカード３０１を説明する図（図１Ｂに相当する図）である。

（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施形態のカード１を説明する図である。
図１Ａは、カード１の上面を法線方向（カード１を形成する層の積層方向）から見た図である。なお、図１Ａでは、便宜上、ホログラム画像４１ｂ、格子形状５２ｂを実線で図示したが、後述するように、カード１は、これら両方を同時に視認できないようになっている。
図１Ｂは、図１ＡのＢ－Ｂ部断面図である。
図２は、図１Ｂの二点鎖線内（矢印２部）の拡大図である。
実施形態、図面では、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系は、図１Ａの状態を基準に、左右方向Ｘ（左側Ｘ１、右側Ｘ２）、縦方向Ｙ（下側Ｙ１、上側Ｙ２）、厚さ方向Ｚを表す。各構成の厚さは、適宜、誇張して図示した。また、厚さ方向Ｚ（下側Ｚ１、上側Ｚ２）の向きは、説明の便宜上定めたものであり、カード１の表裏を限定するものではない。

カード１（積層体）は、例えばＩＤカードとして利用されるものである。なお、実施形態において、カードの概念は、ＩＤカード等に限定されず、実施形態の積層構成を備える媒体を広く含む。例えば、カード１は、非接触通信ＩＣチップ、ループアンテナ、ヒンジ等を設けることにより、パスポートのデータページ等に用いられるものを含む。この場合には、カード１の外形を、パスポート等の大きさに合わせてもよい。
また、積層体は、例えば、金券、チケット等に用いてもよい。

［カード１の構成］
カード１は、基材１１、レーザ発色層１５、上透明層２１、下透明層２２、埋込部材３１、光学要素４０を備える。
上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて、上透明層２１、レーザ発色層１５、基材１１、下透明層２２が、この順番で積層されている。これらの部材は、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ－Ｇ（非結晶性ＰＥＴコポリマー）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂シート材により形成できる。
樹脂シート材の組み合わせは、限定されず、例えば、埋込部材３１をＰＥＴとし、他の層をＰＣとしてもよい。

基材１１は、カード１の基材を構成する。基材１１は、複層でもよい。基材１１の色彩は、白色である。
基材１１は、上印刷層１１ａ、下印刷層１１ｂを備える。
上印刷層１１ａ、下印刷層１１ｂは、それぞれ基材１１の上面、下面に設けられている。
上印刷層１１ａは、共通情報、つまりカード所有者間で共通の情報が印刷されている。共通情報は、例えば、「ＩＤ ＣＡＲＤ」、「○× Ｃｏｍｐａｎｙ」という文字情報、地紋等の模様（図示せず）等である。上印刷層１１ａは、例えばオフセット印刷等によって形成できる。下印刷層１１ｂも同様に、共通情報が印刷されている。
上印刷層１１ａの情報は、レーザ発色層１５、上透明層２１を通って、視認可能である。下印刷層１１ｂの情報は、下透明層２２を通って、視認可能である。

また、基材１１は、埋込部材３１を収容する収容層である。
すなわち、基材１１は、収容部１３を備える。収容部１３の領域、つまり埋込部材３１の設置範囲は、厚さ方向Ｚにおいて、全てが透明な層によって形成される。このため、上側Ｚ２から見ると、収容部１３の領域は、透明な窓部３になっている。
収容部１３は、埋込部材３１を収容する穴である。収容部１３を上側Ｚ２から見た形状は、四角形であるが、これに限定されず、例えば円形等でよい。
収容部１３の内側面は、光を、埋込部材３１の内側に反射する反射壁１３ａ（反射部）である。反射壁１３ａは、基材１１の色彩（つまり白色）であり、埋込部材３１は、透明である。このため、基材１１と、埋込部材３１との界面である反射壁１３ａにおいて反射した光は、埋込部材３１内部に向けて反射後、埋込部材３１内部を進む。光の進み方の詳細は、後述する。
上側Ｚ２から見た状態で、反射壁１３ａは、回折格子５２ａ（後述する）よりも外側に位置する。

レーザ発色層１５は、透光性を有する層である。レーザ発色層１５は、発色剤を含有している。このため、レーザ発色層１５のうちレーザ光が照射された範囲は、発熱し、また黒色に発色することにより、レーザマーキングされる。実施形態では、このように発色させることを「レーザ印刷、レーザ印字」等ともいう。
なお、レーザ発色層１５の材料は、レーザ光を照射されることにより発色するものであれば、発色剤を含有していなくてもよい。また、発色は、黒色以外でもよい。
レーザ発色層１５は、カード所有者の個別情報が印刷されている。図１の例では、個別情報は、カード所有者の氏名「ＡＡＡ ＢＢＢ」である。
レーザ発色層１５にレーザ印刷された情報は、上透明層２１を通って、視認可能である。

上透明層２１は、透光性を有する層である。上透明層２１は、レーザ発色層１５の保護等をする層である。
下透明層２２は、上透明層２１と同様な層であり、透光性を有し、また、基材１１の保護等をする層である。
上透明層２１の下面、上面、下透明層２２の下面、上面には、必要に応じて印刷層を設けてもよい。この場合には、上側Ｚ２から見た状態で、これらの印刷層は、埋込部材３１の設置範囲以外に設ける。これは、埋込部材３１に入射する光を、妨げないようにするためである。但し、これらの印刷層は、回折格子形成層５２の回折格子５２ａ（後述する）に対応した光を通過するものであれば、埋込部材３１の設置範囲内に設けてもよい。例えば、回折格子５２ａが緑色の波長を回折させるものの場合、これらの印刷層は、緑色の波長を通過するものであれば、埋込部材３１の設置範囲内に設けてもよい。

埋込部材３１は、透明な部材であり、透光性を有する。埋込部材３１は、上透明層２１等と同様な樹脂シート材の単層、又はこれらの複層によって形成される。
埋込部材３１の外形（左右方向Ｘ、縦方向Ｙ、厚さ方向Ｚの各長さ）は、収容部１３に丁度収まる大きさである。これにより、埋込部材３１は、カード１を形成する樹脂層（基材１１、レーザ発色層１５、下透明層２２等）に埋め込まれる。
但し、埋込部材３１と収容部１３の反射壁１３ａとの間は、若干の隙間を有した形態でもよい。この形態でも、反射壁１３ａは、光を、埋込部材３１の内側に反射できるためである。

埋込部材３１及び下透明層２２が熱溶着しにくい材料である場合等には、埋込部材３１の下面に、ＨＳ層（ヒートシール層）を設けてもよい。同様に、埋込部材３１の上面には、埋込部材３１及びレーザ発色層１５を接着するために、ＨＳ層を設けてもよい。

光学要素４０は、ホログラム、回折によって光学的に機能する層である。
上側Ｚ２から見た状態で、光学要素４０の外形と、埋込部材３１の外形とは、等しい。なお、これに限定されず、両者の外形は、異なっていてもよい。
図２に示すように、光学要素４０は、ホログラム層４１、回折格子層５０、ＨＳ層６１，６２を備える。
これらの層は、透明な層であり、光学要素４０全体としても透明である。上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて、ＨＳ層６１、ホログラム層４１、回折格子層５０、ＨＳ層６２が、この順番で積層されている。

ホログラム層４１は、透明なホログラム層ある。ホログラムの種類は、例えば、リップマンホログラム、エンボス型ホログラム等である。なかでも、ホログラム画像４１ｂの立体的な画像表現、セキュリティ性の観点から、リップマンホログラムが好適である。
ホログラム画像４１ｂは、円柱の画像である。上側Ｚ２から見た状態で、ホログラム画像４１ｂは、収容部１３内に位置する（図１Ａ参照）。

実施形態では、ホログラム画像４１ｂは、光の入射角４５°の場合に、正面に反射するように設定されている。このため、観察者は、カード１を上側Ｚ２から観察した状態で、室内の照明４等の光を、入射角４５°で窓部３に入射させることにより、ホログラム画像４１ｂを観察できる。なお、実施形態では、厚さ方向Ｚと、ホログラム画像４１ｂの観察方向とのなす角を観察角度θ４１ｂともいう。実施形態では、観察角度θ４１ｂは、１０°程度の幅を有する。このため、観察者は、ホログラム画像４１ｂを、ホログラム画像４１ｂの正面から１０°程度の角度の観察範囲内で観察できる。

回折格子層５０は、回折格子基材５１、回折格子形成層５２、高屈折率層５３を備える。
上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて、回折格子基材５１、回折格子形成層５２、高屈折率層５３の順番で重ねられている。
回折格子基材５１は、回折格子５２ａを形成するための基材である。回折格子基材５１は、上透明層２１等と同様なシート材によって形成される。回折格子基材５１及びホログラム層４１間には、これらを接着するために、透明なＨＳ層等を設けてもよい。

回折格子形成層５２は、回折格子５２ａを形成する層である。
回折格子５２ａは、回折格子形成層５２の下面を、凹凸状に形成したものである。

回折格子５２ａは、導光層（後述する）を通って到達した光（以下「到達光」ともいう）を、回折格子基材５１に向けて出射する。回折格子５２ａは、到達光のうち、回折格子５２ａから高屈折率層５３への入射角θ５２ａ、かつ、特定の波長の光を、出射する。実施形態では、入射角θ５２ａ＝４５°とした。なお、入射角θ、波長は、ある特定の範囲を有していてもよい。出射される光の波長は、回折格子５２ａの凹凸の周期によって、異なる。これにより、回折格子５２ａは、特定の色彩（例えば緑色等）の光を出射できる。

このように、回折格子５２ａは、到達光Ｌ５４，Ｌ５５のうち、特定の入射角θ、特定の波長の光を出射するという、光学的な機能を有する。
実施形態では、一例として、高屈折率層５３への入射角θ＝４５°の光が、回折されることにより、真っすぐ上側Ｚ２に、つまり出射角＝０°で出射される例を示す（図２参照）。以下、回折された光を、回折光ともいう。

回折格子５２ａは、例えば、周期構造を有する原版を作製後、この原版を回折格子形成層５２に賦形することにより形成できる。
回折格子形成層５２の材料は、エンボス型ホログラム等に使用されている樹脂材料、例えば、樹脂、紫外線硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂等の硬化性樹脂の硬化物、熱可塑性樹脂等を用いることができる。

上側Ｚ２から見た状態で、回折格子５２ａの設置範囲の形状（以下「格子形状」ともいう）は、星形である。格子形状５２ｂは、収容部１３が設けられた領域の内側に位置する。
また、格子形状５２ｂは、ホログラム画像４１ｂの外形よりも小さく、ホログラム画像４１ｂ内に位置し、かつ、ホログラム画像４１ｂに重なっている。つまり、ホログラム画像４１ｂは、格子形状５２ｂを覆っている。なお、両者は、これに限定されず、重ならなくてもよい。

高屈折率層５３は、回折格子形成層５２の下面を覆う薄膜である。高屈折率層５３は、回折格子形成層５２の直下に配置されているので、回折格子形成層５２の下面に直接接している。高屈折率層５３の屈折率は、他の層（回折格子形成層５２等）の屈折率よりも大きい。
高屈折率層５３は、例えば、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｒｂ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ等の金属、上記金属の酸化物、ＺｎＳ等の上記金属の硫化物等の材料を、回折格子形成層５２に真空成膜することにより形成できる。
なお、回折格子形成層５２、高屈折率層５３の材料は、回折格子５２ａが十分に機能できる程度に、両者間の屈折率差を有するものを、適宜選択すればよい。

ＨＳ層６１，６２は、熱可塑性の接着剤等（ポリエステル系樹脂等）により形成される。ＨＳ層６１は、上透明層２１及びホログラム層４１の層間を接着する。ＨＳ層６２は、高屈折率層５３及び下透明層２２の層間を接着する。

上記層構成により、窓部３の領域では、上透明層２１、ＨＳ層６１、ホログラム層４１、回折格子基材５１、回折格子形成層５２、高屈折率層５３、ＨＳ層６２、レーザ発色層１５、埋込部材３１、下透明層２２が、この順番で配置される。

［格子形状５２ｂ、ホログラム画像４１ｂの観察態様］
カード１を上側Ｚ２から見た状態における、格子形状５２ｂ、ホログラム画像４１ｂの観察態様について説明する。なお、以下説明する観察態様は、試作品を作製し、試作品で実際に確認した。

［通常観察］
図２に示すように、通常観察とは、観察者が、カード１を上面から観察し、かつ、光源である照明４からの光Ｌ４１がカード１に対して入射角４５°（ホログラム画像４１ｂに対応した角度）で入射した状態である。照明４は、例えば屋内の蛍光灯、電球等である。光Ｌ４１は、白色光であり、光量は、例えば、一般の屋内の明るさ程度である。

（通常観察での回折格子５２ａ）
通常観察では、光量が少ないために、格子形状５２ｂを視認できる程度の回折光が生成されない。また、入射角が小さい場合には、埋込部材３１等は、後述するような導光層としての機能を十分に機能できない。このため、格子形状５２ｂは、視認できない。

なお、通常観察において、回折格子５２ａが十分に機能しなくても、格子形状５２ｂは、薄い影のように視認できてしまう場合がある。これは、通常観察下であっても、回折格子５２ａが形成された領域と、その他の領域とでは、凹凸形状の有無等によって光の通る経路や、透過率等が若干異なることが一因であると考えられる。
実施形態では、ホログラム画像４１ｂは、回折格子５２ａの設置範囲の形状である格子形状５２ｂよりも大きい。よって、ホログラム画像４１ｂが格子形状５２ｂを覆っているので、回折格子５２ａに直接光が当たりにくいことから、この薄い影のような格子形状５２ｂが視認しにくい。このため、ホログラム画像４１ｂは、回折格子５２ａを隠すことができる。

（通常観察でのホログラム画像４１ｂ）
カード１の外部から上透明層２１に入射する光Ｌ４１は、光学要素４０のＨＳ層６１、ホログラム層４１を通って、ホログラム画像４１ｂに到達する。ホログラム画像４１ｂは、光Ｌ４２を上側Ｚ２に向けて、観察角度θ４１ｂ内に反射する。これにより、立体的なホログラム画像４１ｂが、再生される。
なお、ホログラム層４１は、立体的なホログラム画像４１ｂを記録したものである。このため、観察角度θ４１ｂを１０°程度の範囲内で変化させることにより、ホログラムの再生画像である円筒の向きが変化する。

［強照光観察］
強照光観察は、透明な窓部３に対して、ペン状のライト５等を用いて、通常観察下よりも強い光Ｌ５１を入射した状態である。光Ｌ５１は、白色光である。この場合、入射角θ５１を大きくした方が、反射壁１３ａに到達する光量を多くできる。

（強照光観察での回折格子５２ａ）
図２に示すように、カード１の外部から上透明層２１に入射する光Ｌ５１は、上透明層２１、光学要素４０、レーザ発色層１５を通った後、さらに、埋込部材３１内部を通って反射壁１３ａに到達する。
反射壁１３ａに到達した光Ｌ５１は、反射壁１３ａで乱反射する。反射壁１３ａは、白色であるので、反射壁１３ａに吸収される光は、少ない。このため、反射壁１３ａに到達した光Ｌ５１のうち多くが、反射壁１３ａで反射して、埋込部材３１内部を進む。
反射壁１３ａで反射した光は、例えば、以下のように進む。

（１）乱反射した光の一部である光Ｌ５２は、埋込部材３１、下透明層２２を通った後、下透明層２２及び外部の空気の界面２２ａで反射する。その後、下透明層２２、埋込部材３１を通って、再度、反射壁１３ａに到達する。この場合にも、反射壁１３ａに到達した光Ｌ５３のうち多くが、反射壁１３ａで反射する。
その後、反射壁１３ａで反射した光Ｌ５４は、埋込部材３１、レーザ発色層１５、ＨＳ層６２、高屈折率層５３を通って、到達光として回折格子５２ａに入射する。

（２）また、乱反射した光のその他の一部である光Ｌ５５は、埋込部材３１、レーザ発色層１５、ＨＳ層６２、高屈折率層５３を通って、到達光として回折格子５２ａに入射する。

このように、反射壁１３ａで反射した光は、レーザ発色層１５、埋込部材３１、下透明層２２、高屈折率層５３、ＨＳ層６２等内を導かれて、到達光Ｌ５４，Ｌ５５として、回折格子５２ａに到達する。
なお、実際には、これらの層（つまり、回折格子形成層５２よりも下側Ｚ１に位置する透明な層であり、ホログラム層４１が配置された側とは反対側に配置された層であるレーザ発色層１５、埋込部材３１、下透明層２２、高屈折率層５３、ＨＳ層６２）内における光の進み方は、複雑である。実施形態では、反射壁１３ａで反射した光が、これらの層内をいずれの経路で進むかに関わらず、これらの層は、光を回折格子５２ａに導く導光層として機能するものである。

例えば、光は、反射壁１３ａでの反射を何度も繰り返して、回折格子５２ａに到達する。
また、光は、各界面においても、反射を繰り返す。なお、高屈折率層５３及び回折格子形成層５２間は、屈折率差が大きい。同様に、下透明層２２及び外部の空気間は、屈折率差が大きい。このため、高屈折率層５３及び回折格子形成層５２間の界面５３ａ、下透明層２２及び外部の空気間の界面２２ａでは、全反射の条件が成立しやすい。

このように、窓部３に入射した光は、反射壁１３ａで１回以上反射した後、回折格子５２ａに到達する。この場合、反射壁１３ａは、白色であるので、より多くの光を反射できる。

（３）回折格子５２ａへの到達光Ｌ５４，Ｌ５５のうち、入射角θ５２ａ＝４５°のものは、回折格子５２ａの機能によって回折される。
例えば、到達光Ｌ５４，Ｌ５５が白色光であり、回折格子５２ａが緑色の波長を出射する場合には、到達光Ｌ５４，Ｌ５５のうち緑色の波長のものが回折される。
この場合、前述したように、到達光Ｌ５４，Ｌ５５の光量が大きいので、回折光の光量も大きくできる。

また、回折格子形成層５２、高屈折率層５３は、前述したような屈折率差を有するので、回折格子５２ａは、光学的な機能を確実に発揮する。
すなわち、実施形態とは異なり高屈折率層５３を設けずに回折格子形成層５２及びＨＳ層６２が直接接触している形態では、通常は、回折格子形成層５２及びＨＳ層６２の間に、十分に大きな屈折率差を得ることができない。その理由は、両者がともに樹脂層であるので、両者の屈折率がほぼ同じであるためである。このため、この形態の回折格子５２ａは、光学的な機能を確実に発揮できない。

（４）回折光は、回折格子形成層５２に入射後、さらに、ホログラム層４１、ＨＳ層６１、上透明層２１を通って、カード１の外部、つまり空気中に向けて、光Ｌ５６として出射する。
ここで、ホログラム層４１は、透明ホログラムであるので、下側Ｚ１から入射した光は、上側Ｚ２に通過する。また、回折格子５２ａの格子形状５２ｂよりも外側の領域は、透明であるので、カード１よりも下側Ｚ１の空間が透けて観察される。これにより、格子形状５２ｂは、視認できる。
また、回折光の光量が大きいので、光Ｌ５６も大きくなる。このため、格子形状５２ｂは、明るく光るため、明確に観察できる。

なお、上記説明では、光を上側Ｚ２からカード１の内部に入射させる形態を説明したが、光を下側Ｚ１からカード１の内部に入射させる形態でもよい。この形でも、下透明層２２を通った光は、反射壁１３ａに到達し、上記（１）から（４）と同様に進む。このため、この形態でも、埋込部材３１を上側Ｚ２から観察すると、格子形状５２ｂを、明確に観察できる。

（強照光観察でのホログラム画像４１ｂ）
試作品では、強照光観察において、ホログラム画像４１ｂは、視認できなかった。これは、例えば、以下の理由が考えられる。
・入射角が大きいため、ホログラム画像４１ｂは、光を、観察角度θ４１ｂ内に反射できない。
・反射壁１３ａ、導光層の機能によって、ホログラム層４１の下側Ｚ１からの上側Ｚ２に向けて進む光量が多くなる。このため、ホログラム画像４１ｂを視認しにくくなる。
なお、光の入射条件によっては、高屈折率層５３によって光が反射されることがあり得る。この場合には、反射光が散乱することにより、ホログラム画像４１ｂが見えない、又は、見えにくくなり、格子形状５２ｂが視認可能となる。

このように、通常観察、強照光観察では、格子形状５２ｂ、ホログラム画像４１ｂは、以下のように観察される。
通常観察では、格子形状５２ｂは、視認できず、一方、ホログラム画像４１ｂは、視認できる。
これとは反対に、強照光観察では、格子形状５２ｂは、視認でき、一方、ホログラム画像４１ｂは、視認できない。

これにより、カード１は、照光状態に応じて、視認可能な画像等を切り替えることができる。また、格子形状５２ｂは、通常照光状態では、視認できず、強照光観察という特別な観察方法のみで視認できる。このため、カードの発行者等以外の者は、回折格子５２ａの存在に気付きにくいので、カードの偽造が困難である。そのため、カード１は、高いセキュリティ性を有する。
また、カード１は、照光状態を変えて観察することにより、ホログラム画像４１ｂ、格子形状５２ｂを切り替えて確認できるので、真贋判定をすることができる。
さらに、回折格子５２ａで回折された後の光Ｌ５３は、ホログラム画像４１ｂの観察角度θ４１ｂの範囲内に出射される。このため、観察者は、通常照光状態でホログラム画像４１ｂを観察した姿勢のまま、ペン状のライト５等で強照光観察に切り替えることにより、格子形状５２ｂを確認できる。これにより、真贋判定のための作業性がよい。

［製造方法］
図３Ａ及び図３Ｂは、第１実施形態のカード１の製造方法を説明する断面図である。
図３Ａは、熱プレス加工の工程を説明する図である。
図３Ｂは、複数の光学要素４０をキャリアフィルム４５で保持する形態を説明する図である。
図３Ａに示すように、カード１は、熱プレス加工によって製造できる。
カード１は、以下の工程に従って製造できる。なお、以下の順番は、適宜変更してもよい。
図３Ａの熱プレス加工の前工程として、光学要素４０、埋込部材３１、基材１１を以下のように製造する。
基材１１には、収容部１３を形成する穴１３ｂを、プレス加工等によって設けておく。

回折格子層５０は、回折格子基材５１の下面に、回折格子形成層５２、高屈折率層５３を順に積層することにより製造する。その後、ホログラム層４１及び回折格子層５０をＨＳ層等によって接着する。その後、ホログラム層４１の上面、回折格子層５０の下面に、それぞれ、ＨＳ層６１，６２を設ける。光学要素４０は、複数個分を面方向（ＸＹ面方向）に配列（いわゆる多面付け）した１枚のシートを製造し、プレス等で個片にしてもよい。

図３Ｂに示すように、個片にした複数の光学要素４０は、ＰＥＴ等のキャリアフィルム４５によって、保持してもよい。光学要素４０及びキャリアフィルム４５間の接着は、例えば、キャリアフィルム４５に保持力の弱い粘着層を設けてもよく、ＨＳ層６１の接着力を利用してもよい。この場合、ＨＳ層６１として、常温であっても、弱い接着性を有するものを選択すればよい。

その後は、図３Ａに示すように、熱プレス加工する。すなわち、以下のように加工する。
（１）埋込部材３１を、基材１１の穴１３ｂに挿入する。
（２）埋込部材３１を穴１３ｂに挿入した状態で、上透明層２１、光学要素４０、レーザ発色層１５、基材１１、下透明層２２を順に重ねる。
なお、光学要素４０の積層時の位置ずれを抑制するために、光学要素４０は、予め、ＨＳ層６２で、レーザ発色層１５に接着しておいてもよい。この場合には、例えば、ＨＳ層６２が接着性を発現する温度は、ＨＳ層６１が接着性を発現する温度よりも低温であればよい。このような性質を有するＨＳ層６１，６２を選択することにより、低い温度でＨＳ層６２のみの接着性を発現させて、光学要素４０及びレーザ発色層１５を接着できる。
また、上記とは異なり、光学要素４０は、予め、ＨＳ層６１によって、上透明層２１に接着しておいてもよい。この場合には、ＨＳ層６１，６２の性質を、上記とは反対にすればよい。

（３）上記（２）のように重ねた積層体を、熱プレス板８１，８２の間に挟んで、熱プレスする。
これにより、各層間が熱溶着する。
この場合、上透明層２１及びホログラム層４１の間は、ＨＳ層６１によって接着する。また、レーザ発色層１５及び高屈折率層５３の間は、ＨＳ層６２によって接着する。

また、埋込部材３１の材料と、基材１１の材料とが熱溶着しやすいものである場合には、埋込部材３１の外壁と、収容部１３の反射壁１３ａの間は、熱溶着する。一方、埋込部材３１の材料と、基材１１の材料とが熱溶着しないものである場合には、埋込部材３１の外壁と、収容部１３の反射壁１３ａの間は、熱溶着しない。
但し、前述したように、反射壁１３ａは、光を反射することにより、埋込部材３１内部に光を導く機能を発揮できればよい。このため、埋込部材３１の外壁と、収容部１３の反射壁１３ａの間は、熱溶着していても、熱溶着しなくてもよい。また、これらの間は、密着していても、隙間を有していてもよい。

なお、（１）から（３）の工程も、複数個分のカード１の部材を面方向に配列したカード１を製造後、個片にしてもよいが、詳細な説明は、省略する。
（４）カード発行時にレーザ照射することにより、可変情報をレーザ印字する。

以上説明したように、本実施形態のカード１は、照光状態に応じて、ホログラム画像４１ｂ、格子形状５２ｂを切り替えることができる。これにより、真贋判定をすることができる。また、カード１は、ホログラム、回折格子を備えることにより、セキュリティ性を向上できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
図４は、第２実施形態のカード２０１を説明する断面図（図２に相当する図）である。
本実施形態の光学要素２４０は、ホログラム層４１、回折格子層５０が分離している。ホログラム層４１、回折格子層５０の層構成は、第１実施形態と同様である。ホログラム層４１及び回折格子層５０の層間には、レーザ発色層１５、埋込部材２３１ａが配置されている。
実施形態では、このように、ホログラム層、回折格子層が分離している形態も、光学要素の概念に含む。

ホログラム層４１の上面、下面には、透明なＨＳ層２６１ａ，２６１ｂを備える。
ＨＳ層２６１ａは、上透明層及びホログラム層４１間を接着する。ＨＳ層２６１ｂは、ホログラム層４１及びレーザ発色層１５間を接着する。

回折格子層５０は、収容部１３内に収容されている。このため、収容部１３内において、上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて、埋込部材２３１ａ、回折格子層５０、埋込部材２３１ｂが配置されている。
埋込部材２３１ａ，２３１ｂは、第１実施形態の埋込部材と同様な部材であり、透明である。
回折格子層５０の上面、下面には、透明なＨＳ層２６２ａ，２６２ｂを備える。
ＨＳ層２６２ａは、埋込部材２３１ａ及び回折格子基材５１間を接着する。ＨＳ層２６２ｂは、高屈折率層５３及び埋込部材２３１ｂ間を接着する。

図示は省略するが、通常観察では、第１実施形態と同様に、ホログラム画像４１ｂを視認でき、一方、格子形状を視認できない。
強照光観察では、第１実施形態と同様に、ホログラム画像４１ｂを視認できない。
一方、図４に示すように、ペン状のライト５等の光Ｌ２５１は、上透明層２１、ホログラム層４１、レーザ発色層１５、埋込部材２３１ａ、回折格子層５０、埋込部材２３１ｂ等を通って、反射壁１３ａに到達する。反射壁１３ａに到達した光Ｌ２５１は、第１実施形態と同様に、乱反射した後、導光層を通って、到達光Ｌ２５４として、回折格子５２ａに入射する。この場合、導光層として機能するのは、主に、下透明層２２、埋込部材２３１ｂ、ＨＳ層２６２ｂ等である。
なお、導光層内において、光の進み方は、第１実施形態と同様に、複雑である。また、回折格子層５０が収容部１３に収容されているので、回折格子５２ａの全周が反射壁１３ａに囲まれている。これにより、回折格子５２ａに到達する光量を、より多くすることができる。

その後、到達光Ｌ２５４は、回折格子５２ａの機能によって回折された後、回折格子基材５１、埋込部材２３１ａ、レーザ発色層１５、ホログラム層４１、上透明層２１等を通って、光Ｌ２５６として出射する。これにより、強照光観察では、格子形状を視認できる。

本実施形態のカード２０１を製造する場合には、埋込部材２３１ａ、回折格子層５０、埋込部材２３１ｂを収容部１３に挿入後に、各層を積層して、熱プレスすればよい。
なお、埋込部材２３１ａ、回折格子層５０、埋込部材２３１ｂは、収容部１３に挿入する前に、熱プレスすることにより、これらの層間を接着したアッセンブリとしてもよい。これにより、回折格子５２ａは、外部に露出しないので、部品単体の取り扱い時（保管、輸送時等）に、汚損から保護できる。

以上説明したように、本実施形態のカード２０１の光学要素２４０は、ホログラム層４１、回折格子層５０が分離している形態でも、第１実施形態と同様に、ホログラム画像４１ｂ、格子形状を観察できる。

（第３実施形態）
図５Ａ及び図５Ｂは、第３実施形態のカード３０１を説明する図（図１Ａ及び図１Ｂに相当する図）である。
図５Ａは、カード３０１の上面を法線方向から見た図である。
図５Ｂは、図１ＡのＢ－Ｂ部断面図である。
カード３０１は、光学要素４０が第１実施形態と同様であり、基材の構成が第１実施形態とは異なる。
カード３０１の基材は、透明基材３１１である。また、カード３０１は、埋込部材を備えない。このため、透明基材３１１は、収容穴を備えないので、レーザ発色層１５及び下透明層２２の層間の全面に配置される。

透明基材３１１の上面、下面には、それぞれ上印刷層３１１ａ、下印刷層３１１ｂを備える。
上印刷層３１１ａは、白色のベタ印刷層である。
但し、上印刷層３１１ａは、一部の範囲と、光学要素４０が配置された範囲とが、抜きになっている。これらの範囲は、それぞれ窓部３０３ａ，３０３ｂを構成する。
窓部３０３ａは、透明基材（導光層）３１１に光を導入する導入部としての機能を有している。また、窓部３０３ｂは、窓部３０３ａから導入されて透明基材（導光層）３１１によって導かれた光を回折格子５２ａへ向けて出射する出射部としての機能を有している。
下印刷層３１１ｂは、全面の白色のベタ印刷層である。
ここで、第３実施形態における各層の厚さについて説明する。
上透明層２１の厚さは、５μｍ以上、５００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、１００μｍとした。
レーザ発色層１５の厚さは、５μｍ以上、５００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、１００μｍとした。
上印刷層３１１ａの厚さは、５μｍ以上、５００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、１００μｍとした。
透明基材３１１の厚さは、５μｍ以上、１０００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、２００μｍの厚さとした。
下印刷層３１１ｂの厚さは、５μｍ以上、５００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、１００μｍとした。
下透明層２２の厚さは、５μｍ以上、５００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、１００μｍとした。
また、光学要素（導光フィルムとホログラムとを含む）４０の厚さは、１０μｍ以上、１０００μｍ以下とすることが望ましく、本実施形態では、５０μｍから１００μｍとした。

通常観察では、格子形状５２ｂ、ホログラム画像４１ｂは、第１実施形態と同様に、観察される。
図５Ｂに示すように、強照光観察では、ペン状のライト５等の光Ｌ３５１を、透明な窓部３０３ａに入射させる。
光Ｌ３５１は、透明基材３１１及び下透明層２２の界面、透明基材３１１及びレーザ発色層１５の界面で反射を繰り返して、窓部３０３ｂ側に導かれる。このように、透明基材３１１は、導光層として機能する。また、上印刷層３１１ａ、下印刷層３１１ｂは、白色層であるので、多くの光が窓部３０３ｂ側に導かれる。

窓部３０３ｂに到達した光Ｌ３５４は、レーザ発色層１５を通って、光学要素４０に到達する。光Ｌ３５４は、第１実施形態と同様に、回折格子５２ａで回折された後、光Ｌ３５６として出射する。
このため、強照光観察では、格子形状５２ｂを視認できる。
一方、強照光観察では、ホログラム画像４１ｂは、第１実施形態と同様に、視認できない。
また、本実施形態のカード３０１は、透明基材３１１が回折格子５２ａよりも大きく構成されており、窓部３０３ａと窓部３０３ｂとが離れて配置されている。よって、光が導入される位置と、光が出射する位置（回折格子５２ａが配置されている位置）とが離れており、使用方法を知らない者にとっては、使い方が分かり難かったり、構造の把握も困難であったりする。従って、偽造が困難であり、セキュリティ性を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態のカード３０１は、窓部３０３ａに入射した光を、カード内部を通して、窓部３０３ｂに導くことにより、格子形状５２ｂを視認できる。
なお、入射した光を回折格子５２ａに到達させる構成は、本実施形態、前述した実施形態に限定されない。
また、本実施形態では、白色層は、上印刷層３１１ａ、下印刷層３１１ｂを設ける例を説明したが、これに限定されず、例えば白色の樹脂シート等を設けてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）実施形態において、入射光の色彩、反射壁の色彩（基材の色彩）は、両方とも白色である例を示したが、これに限定されない。これらの色彩の組み合わせは、回折格子の機能に応じて、適宜選択できる。
例えば、回折格子が緑色の波長で機能する場合には、到達光が、緑色の波長を含むように、これらの色彩の組み合わせを設定すればよい。
また、入射光が白色であり、反射壁が緑色であってもよい。この場合には、緑色の波長の到達光が回折格子に到達する。そして、到達光のなかから回折格子の機能に対応した入射角のものを、回折して出射させることができる。

さらに、実施形態において、基材の色彩自体が、白色、つまり、回折格子の機能に対応した色彩である例を示したが、これに限定されない。基材の色彩に関わらず、反射壁が、光を反射できる構成であればよい。例えば、基材が透明であり、反射壁が塗装等によって、回折格子の機能に対応した色彩に着色されていてもよい。

（２）実施形態において、上側から下側に向けて、回折格子基材５１、回折格子形成層５２、高屈折率層５３が配置されている例を示したが、これに限定されない。
上側から下側に向けて、高屈折率層５３、回折格子形成層５２、回折格子基材５１が配置された形態でもよい。この形態では、回折格子基材５１は、光を回折格子に導く導光層の一部として機能する。
また、高屈折率層５３及び回折格子形成層５２が、他の層に転写可能な部材である場合には、回折格子基材５１を削除した形態でもよい。すなわち、回折格子層５０は、回折格子基材５１等の基材を備えず、高屈折率層５３及び回折格子形成層５２を備える箔等であってもよい。

（３）実施形態において、ペン状のライト５を用いて強照光観察を行う例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、スマートフォン等の携帯機器に付属の光源を用いてもよいし、真贋判定専用の光源装置を用いてもよい。また、光源の種類としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いてもよいし、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を用いてもよいし、レーザ光源を用いてもよい。さらに、光源が発光する光は、白色に限らず、例えば、緑色等、特定の色の光であってもよい。

（４）実施形態において、積層体がカードを構成する例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、積層体は、複数枚のページを備えた冊子体の少なくとも１つのページを構成するようにしてもよい。

１，２０１，３０１…カード ３，３０３ａ，３０３ｂ…窓部 １１…基材 １１ａ，３１１ａ…上印刷層 １１ｂ，３１１ｂ…下印刷層 １３…収容部 １３ａ…反射壁 １５…レーザ発色層 ２１…上透明層 ２２…下透明層 ３１，２３１ａ，２３１ｂ…埋込部材 ４０，２４０…光学要素 ４１…ホログラム層 ４１ｂ…ホログラム画像 ５０…回折格子層 ５１…回折格子基材 ５２…回折格子形成層 ５２ａ…回折格子 ５２ｂ…格子形状 ５３…高屈折率層 ６１，６２，２６１ａ，２６１ｂ，２６２ａ，２６２ｂ…ＨＳ層 ３１１…透明基材

Claims (10)

1. ホログラム画像が記録されたホログラム層と、
   前記ホログラム層の一方の面の側に積層された回折格子層とを備え、
   前記回折格子層は、厚さ方向に凹凸を有する回折格子を備え、
   前記回折格子に直接接し、前記回折格子を形成する回折格子形成層よりも高屈折である高屈折率層を備える光学要素を備える積層体であって、
   積層方向から見たときに、前記回折格子よりも外側に位置し、光を内側に向けて反射する反射部と、
   この積層体を形成する樹脂層に埋め込まれた透明な埋込部材と、
   を備え、
   前記光学要素は、前記埋込部材よりも上側に配置され、
   前記反射部は、前記埋込部材を囲う壁部である積層体。
2. 請求項１に記載の積層体において、
   前記回折格子層の一方の面側であり、前記ホログラム層が配置された側とは反対側には、前記回折格子に光を導く導光層を備えること、
   を特徴とする積層体。
3. 請求項２に記載の積層体において、
   前記導光層は、前記回折格子よりも大きな領域として構成されており、
   前記導光層に光を導入する導入部と、
   前記導入部から導入されて前記導光層によって導かれた光を前記回折格子へ向けて出射する出射部とを備えること、
   を特徴とする積層体。
4. 請求項３に記載の積層体において、
   前記導光層の少なくとも一部を覆うように形成された印刷層を備え、
   前記印刷層は、前記導入部及び前記出射部に相当する位置については、インクが設けられていない抜き部分として構成されていること、
   を特徴とする積層体。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の積層体において、
   積層方向から見たときに、前記ホログラム層のホログラム画像は、前記回折格子の設置範囲の形状である格子形状よりも大きく、格子形状を覆うこと、
   を特徴とする積層体。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層体において、
   前記回折格子は、回折光を、前記ホログラム層のホログラム画像の観察範囲内に出射すること、
   を特徴とする積層体。
7. ホログラム層および前記ホログラム層の一方の面の側に積層された回折格子、前記回折格子の一方の面側であり、前記ホログラム層が配置された側とは反対側には、前記回折格子に光を導く導光層を有する光学要素を備える積層体において、
   前記導光層は、前記回折格子よりも大きな領域として構成されており、
   印刷のない窓部であり、前記導光層に光を導入する導入部と、
   前記導入部から導入されて前記導光層によって導かれた光を前記回折格子へ向けて出射する出射部とを備え、
   積層方向から見たときに、前記回折格子よりも外側に位置し、光を内側に向けて反射する反射部と、
   この積層体を形成する樹脂層に埋め込まれた透明な埋込部材と、
   を備え、
   前記光学要素は、前記埋込部材よりも上側に配置され、
   前記反射部は、前記埋込部材を囲う壁部である積層体。
8. 請求項７に記載の積層体において、
   前記導光層の少なくとも一部を覆うように形成された印刷層を備え、
   前記印刷層は、前記導入部及び前記出射部に相当する位置については、インクが設けられていない抜き部分として構成されていること、
   を特徴とする積層体。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の積層体において、
   この積層体は、カードであること、
   を特徴とする積層体。
10. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の積層体を含む冊子体。

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