JP7172023B2 - Light modulation device and authenticity determination device - Google Patents

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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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical modulation element that reproduces an optical image by modulating the phase of incident light, and an authenticity determination device including the optical modulation element.

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。 Various types of light modulation elements have been proposed as light modulation elements such as holograms capable of reproducing an original image.

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。 For example, US Pat. Such holograms diffract light over the entire visible wavelength band to reconstruct a light image. Therefore, when these holograms are observed with white light incident thereon, as shown in FIG. Such a hologram reproduces the same optical image as the optical image obtained when white light is incident even when light in a specific wavelength range is incident.

特開平8-353694号公報JP-A-8-353694 特開2003-205316号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-205316

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。 However, in order to identify (for example, determine authenticity) the light modulation element and to improve the design of the light modulation element, it is desired to realize the light modulation element having the following characteristics. In other words, the intended light image can be obtained only when light in a specific wavelength range is filtered, or when light in a specific wavelength range is filtered out of the reproduction light, or when image analysis of the reproduction light is performed. is obtained, and in other cases (for example, when light including light of various wavelength ranges such as white light is incident), an optical image different from the intended optical image is obtained.

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。 The present invention has been made in view of the above circumstances. To provide an optical modulation element capable of obtaining an intended optical image only when image analysis is performed, and obtaining an optical image different from the intended optical image in other cases.

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。
The light modulation element according to this embodiment includes an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of incident light,
The element element has an uneven surface with three or more different heights,
A first optical image is obtained by light in the first wavelength range, and a second optical image is obtained in a position overlapping the first optical image by light in a second wavelength range different from the first wavelength range.

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。 In this case, the elementary elements may be configured as Fourier transform holograms.

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。 Further, the element element reproduces the first optical image with light in the first wavelength band, and reproduces the second optical image point-symmetrically with the first optical image with light in the second wavelength band. good too.

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。 Alternatively, a first element element that reproduces the first optical image with light in the first wavelength band and a second element element that reproduces the second optical image with light in the second wavelength band may be provided. good.

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。 In this case, the first element element and the second element element may be arranged side by side on the same plane.

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。 Also, the first wavelength range and the second wavelength range may be from 380 nm to 780 nm.

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。
Further, the authenticity determination device of the present embodiment is
the light modulation element described above;
A light source device that emits light containing one of the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and excluding the other, and the other containing the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and at least one of a filter that transmits light that does not contain and an image analysis device that captures light that contains one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and does not contain the other.

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。 According to the present disclosure, only when light in a specific wavelength range is filtered, when light in a specific wavelength range is filtered out of the reproduction light, or when image analysis of the reproduction light is performed It is possible to provide an optical modulation element that obtains an intended optical image, and in other cases obtains an optical image different from the intended optical image.

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。FIG. 1 is a schematic plan view showing a typical example of an optical modulator holder. 図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 図3は、光変調素子の平面構造を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a planar structure of an optical modulation element. 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。FIG. 4 is a cross-sectional view of an element element showing an outline of an example of a stepped structure of an uneven surface. 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。FIG. 5 is a cross-sectional view of an element element schematically showing another example of the stepped structure of the uneven surface. 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。6 is a diagram for explaining a light image obtained when white light is incident on the light modulation element shown in FIG. 3. FIG. 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。FIG. 7 is a diagram for explaining a light image obtained in the authenticity determination device including the light modulation element shown in FIG. 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。FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between the wavelength distribution of 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light and diffraction efficiency in each element element. 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。9A is a diagram showing an example of a first optical image obtained by light in the first wavelength band in the light modulation element shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 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。9B is a diagram showing an example of a second optical image obtained by light in the second wavelength band in the light modulation element shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 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。9C is a diagram showing an example of a third light image obtained by light in the third wavelength band in the light modulation element shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 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。FIG. 10 is a graph showing another example of the relationship between the wavelength distribution of 1st-order diffracted light and −1st-order diffracted light and diffraction efficiency in each element element. 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。FIG. 11 is a graph showing still another example of the relationship between the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light and the diffraction efficiency in each element element. 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。FIG. 12 is a graph showing still another example of the relationship between the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light and the diffraction efficiency in each element element. 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。FIG. 13 is a graph showing still another example of the relationship between the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light and the diffraction efficiency in each element element. 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。FIG. 14 is a conceptual diagram showing a planar structure of an optical modulation element according to a modification. 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。15A shows an example of a first optical image obtained by light in the first wavelength range and a third optical image obtained by light in the second wavelength range in the first element element constituting the light modulation element shown in FIG. 14. FIG. FIG. 4 is a diagram showing; 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。15B shows an example of a fourth light image obtained by light in the first wavelength range and a second light image obtained by light in the second wavelength range in the second element element constituting the light modulation element shown in FIG. 14; FIG. 4 is a diagram showing; 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。FIG. 16 is a diagram for explaining a light image obtained when white light is incident on the light modulation element according to the comparative example. 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。FIG. 17 is a graph showing an example of the relationship between the wavelength distribution of the 1st-order diffracted light and −1st-order diffracted light and the diffraction efficiency in each element element constituting the light modulation element shown in FIG.

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。 Hereinafter, an optical modulation element and an authenticity determination device according to embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to this specification, for the convenience of illustration and ease of understanding, the scale and the ratio of vertical and horizontal dimensions are changed and exaggerated from those of the real thing.

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。 In addition, terms such as "parallel", "perpendicular", "identical", length and angle values, etc. that specify shapes and geometric conditions and their degrees used in this specification are strictly It is interpreted to include the extent to which similar functions can be expected without being bound by any particular meaning.

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。 The optical modulation elements of the following embodiments have element elements that reproduce an optical image by modulating the phase of incident light. The elemental elements are composed of diffraction gratings. Concretely, the element element is composed of a hologram structure, particularly a Fourier transform hologram. A Fourier transform hologram is a hologram produced by recording wavefront information of a Fourier transform image of an original image, and functions as a so-called Fourier transform lens. In particular, the phase modulation type Fourier transform hologram is a hologram with an uneven surface that is produced by recording the phase information of the Fourier transform image into multiple values and recording it as depth on the medium. is used to reproduce a light image of the original image from the reproduction light. This Fourier transform hologram, for example, is advantageous in that it can reproduce a desired optical image (that is, the original image) with high precision and that it can be produced relatively easily. However, the element elements of the light modulation element to which the present invention can be applied are not limited to Fourier transform holograms, and the present invention can be applied to light modulation elements having other structures such as holograms that reproduce optical images by other methods. can be applied.

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。 In the following description, unless otherwise specified, it is assumed that the incident angle of incident light with respect to the light modulation element is 0° (that is, the angle along the normal direction of the incident surface of the light modulation element). Further, the specific values of the refractive index shown in this specification are based on light with a wavelength of 589.3 nm unless otherwise specified. In the following description, unless otherwise specified, the refractive index and uneven surface characteristic values shown for the light modulation element are based on the assumption that the light modulation element is used in an air environment with a refractive index of 1.0. is a value derived from

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。 As shown in FIG. 6, the light modulator is a reflective light modulator intended for observation of diffracted light due to reflection on the light modulator, with the observer and the light source arranged on the same side with respect to the light modulator. and a transmissive light modulation element intended for observing diffracted light due to transmission of the light modulation element, in which the observer and the light source are arranged on different sides of the light modulation element. . As a reflective light modulation element, for example, in addition to a structure provided with an additional layer for reflecting reproduced light, such as the reflective layer 2 shown in FIG. There is a structure in which the uneven surface 1a of is exposed to the air and the reproduction light is reflected by utilizing the difference in refractive index between the hologram layer 1 made of UV curable resin or the like and the air. On the other hand, a transmissive optical modulation element is not provided with such a reflective layer. However, since the hologram layer 1 is formed with an uneven surface 1a and a desired optical image is reproduced by the diffraction phenomenon caused by the difference in the optical path length of the uneven surface 1a, the reflection-type light modulation element and the transmission-type light modulation element are common. As for the specific depth of unevenness of the uneven surface 1a, there is an optimum value for each of the transmissive optical modulation element and the reflective optical modulation element. In the following, unless otherwise specified, descriptions of only one of the reflective optical modulation element and the transmissive optical modulation element basically refer to the reflective optical modulation element and the transmissive optical modulation element. It is applicable to both devices.

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。 In this specification, the concept of two or more light images having the same shape includes not only two or more light images having the same size and the same shape (overall shape), but also two or more light images having the same shape (overall shape). It also includes two or more optical images whose reproduced sizes are slightly different from each other due to the different constituent wavelengths of the images.

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。 In this specification, the concept of two light images having a "point symmetry" relationship includes not only two light images having the same size and the same shape (overall shape), but also two light images having the same size. Also included are two optical images that are different from each other and have the same shape. That is, it does not matter whether two optical images having the same shape have the same size as long as the shape is the same and the reproduction position and the reproduction direction have point symmetry. Therefore, for example, two light images having a relationship of similarity to each other and having point symmetry in the reproduction position and direction of reproduction correspond to "two light images having a relationship of point symmetry with each other". . Therefore, if two or more optical images reproduced in different sizes due to different constituent wavelengths of the optical images have the same shape, and the reproduced position and orientation of the optical images are point symmetric, It corresponds to "two optical images having a point-symmetrical relationship with each other".

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。 Hereinafter, the optical modulation element of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

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。 The light modulation element of the present embodiment is used when light in a specific wavelength range is filtered, or when light in a specific wavelength range is filtered out of the reproduced light, or image analysis of the reproduced light is performed. It is devised so that an intended optical image can be obtained only in certain cases, and an optical image different from the intended optical image can be obtained in other cases. Such an optical modulation element is excellent in identification (for example, authenticity determination) and designability.

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。 First, the structure of the light modulation element 11 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a schematic plan view showing a typical example of the light modulation element holder 10. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.

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。 The light modulation element holder 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a hologram layer 1, a reflective layer 2 laminated on one surface of the hologram layer 1, and a substrate laminated on the other surface of the hologram layer 1. material 4; A reflective optical modulation element 11 is provided on a part of the optical modulation element holder 10 . In this light modulation element 11, one surface of the hologram layer 1 forms an uneven surface 1a, and the reflective layer 2 covering this uneven surface 1a also has an uneven shape. The uneven surface 1a of the light modulation element 11 has an uneven pattern corresponding to the Fourier transform image of the original image, and has an uneven depth corresponding to each pixel of the Fourier transform image. For example, a resin (for example, a UV curable resin or a thermoplastic resin) that constitutes the hologram layer 1 is formed on a substrate 4 (for example, PET: polyethylene terephthalate) by coating, and the resin that constitutes the hologram layer 1 is , UV curing treatment, heat pressure treatment, and uneven shaping treatment in which the uneven surface of the original plate is pressed. , the light modulation element holder 10 shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured. Although illustration is omitted, other members such as an adhesive material, an adhesive, and/or a heat seal layer may be further formed on the reflective layer 2 .

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。 When light or sunlight from a parallel light source composed of a point light source or a laser light source is incident on the light modulation element 11, a light image (that is, an original image) corresponding to the uneven pattern of the uneven surface 1a is reproduced. be. This type of light modulation element does not require a screen or the like for projecting an optical image, and reproduces an optical image particularly well when light from a specific light source such as a point light source or a parallel light source is incident. , design applications, security applications such as authenticity determination, and other applications with good convenience and a wide range of uses. The optical image that can be reproduced by such an optical modulation element is not particularly limited, and for example, characters, symbols, line drawings, pictures, patterns, combinations thereof, etc. can be used as the original image and the optical image that can be reproduced.

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。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing the planar structure of the light modulation element 11. As shown in FIG. The light modulation element 11 of this embodiment includes a plurality of element elements (also called “hologram cells”) 21 that are regularly arranged two-dimensionally. Each element element 21 has the uneven surface 1a described above, and has a planar size of several nanometers to several millimeters square (for example, 2 millimeters square), and modulates the phase of reproduction light to reproduce an optical image.

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。 The uneven surface 1a has a multi-step shape and includes three or more steps of different heights. The number of steps of the uneven surface 1a is not particularly limited as long as it includes three or more steps of different heights. When reproducing an original image having a complicated composition with high definition, it is preferable that the uneven surface 1a includes four or more different heights.

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。 4 and 5 are cross-sectional views of the element element 21 showing the outline of the stepped structure of the uneven surface 1a. FIG. 4 shows an uneven surface 1a with eight different heights, and FIG. 5 shows an uneven surface 1a with four different heights. Although FIG. 4 and FIG. 5 show the element elements 21 having the same stepped uneven surface 1a, the actual uneven surface 1a is stepped according to the reproduced optical image (that is, the original image). have a shape. The pitch of the uneven pattern of the uneven surface 1a (that is, the pixel pitch (see the symbol "P" shown in FIGS. 4 and 5)) is in the range of 0.1 μm to 80.0 μm from the viewpoint of accurately reproducing the optical image. It is preferably 1 μm or more, and usually preferably 1 μm or more.

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。 FIG. 6 is a diagram for explaining a light image obtained when white light is made incident on the light modulation element 11 shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral "151" indicates a white light source device. FIG. 7 is a diagram for explaining an optical image obtained when light in a specific wavelength range is made incident on the light modulation element in the authenticity determination device provided with the light modulation element shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral "300" indicates an authenticity determination device, and reference numeral "251" indicates an authenticity determination light source device provided in the authentication device.

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。 The authenticity determination device 300 shown in FIG. 7 includes an optical modulation element 11 and an authenticity determination light source device 251 . The authenticity determination light source device 251 emits light that includes one of light in a first wavelength range including the first wavelength and light in a second wavelength range including the second wavelength but does not include the other. Here, "including one but not including the other" also applies to the case where the luminous flux of one light is less than 10% and the other light is included. In the example shown in FIG. 7, the authenticity determination light source device 251 emits light that includes light in the first wavelength band and does not include light in the second wavelength band. Especially in the example shown in FIG. 7, since the authentication device 300 includes the light modulation element 11 having the diffraction efficiency characteristic shown in FIG. and emits light that does not include light in the second wavelength band and light in the third wavelength band that includes the third wavelength.

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。 As shown in FIG. 7, the light modulation element 11 can obtain a clear optical image 200a of the character "OK" when the light from the light source device 251 for authenticity determination enters the authenticity determination device 300. FIG. On the other hand, when white light is incident on the light modulation element 11, an optical image 100 different from the optical image 200a is obtained as shown in FIG. The characteristics of the light modulation elements shown in FIGS. 6 and 7 will be described in more detail below with reference to FIGS. 8 to 9C.

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]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。 FIG. 8 is a graph showing the wavelength distribution of 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light at the element element 21 constituting the light modulation element 11 for incident light in the wavelength range of 380 nm or more and 780 nm or less. In FIG. 8, the horizontal axis indicates the wavelength [unit: nm], and the vertical axis indicates the diffraction efficiency [unit: %]. The diffraction efficiency is expressed by dividing the radiant flux of light diffracted in a certain direction [unit: μW or μJ/cm 2 ] by the radiant flux of light incident on each element element 21, and is the diffracted radiant flux in a certain direction. is represented by P, and the incident radiant flux is represented by P0, the diffraction efficiency η is a dimensionless number represented by "η=P/P0". In FIG. 8 and FIGS. 10 to 13 described later, the wavelength distribution of the 1st order diffracted light is indicated by "W1", and the wavelength distribution of the -1st order diffracted light is indicated by "W-1".

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。 In FIG. 9A, light in the first wavelength band (specifically, light in the wavelength band including the first wavelength of 520 nm) is made incident on the light modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. It shows a first optical image 200a obtained when In FIG. 9B, light in the second wavelength band (specifically, light in the wavelength band including the second wavelength of 665 nm) is applied to the optical modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. A second optical image 200b obtained when the light is incident is shown. In FIG. 9C, light in the third wavelength band (specifically, light in the wavelength band including the third wavelength of 420 nm) is made incident on the light modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. It shows a third optical image 200c obtained when

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。 Of the light diffracted by the element element 21, the 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light mainly contribute to the reproduction of the optical image 200a and the optical images 200b and 200c shown in FIGS. 9A and 9B, respectively. Higher-order diffracted light of the second order or higher at the element element 21 does not contribute to clear reproduction of the optical images 200a, 200b, and 200c. Part of the incident light incident on the element element 21 is transmitted through the element element 21 without being diffracted by the element element 21 and becomes 0th-order light, but the 0th-order light only generates a light image of a point. , and does not contribute to the reproduction of the optical images 200a, 200b, and 200c.

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。 As shown in FIG. 8, the element elements 21 forming the optical modulation element 11 exhibit specific diffraction efficiencies according to wavelengths. Specifically, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to first-order diffracted light for light in the first wavelength band (specifically, light in a wavelength band including the first wavelength of 520 nm). This indicates that the element element 21 efficiently diffracts the first-order diffracted light in the first wavelength band. The 1st-order diffracted light at the element element 21 is light in the first wavelength band, and reproduces the first optical image 200a of the character "OK" shown in FIG. 9A. The light in the first wavelength band reproduces the first optical image 200a, but does not reproduce the second optical image 200b and the third optical image 200c. In the present specification, "reproducing" an optical image means generating an optical image by first-order diffracted light or −1st-order diffracted light diffracted with a diffraction efficiency of 50% or more in the element element 21. . Therefore, for example, in the example shown in FIG. 8, light in the first wavelength band is light with a wavelength of 500 nm or more and 545 nm or less.

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。 In addition, the element element 21 constituting the light modulation element 11 has a high light in a second wavelength band different from the first wavelength band (specifically, light in a wavelength band including the second wavelength of 665 nm) with respect to the −1st order diffracted light. Diffraction efficiency is shown. This indicates that the element element 21 efficiently diffracts the −1st order diffracted light in the second wavelength region. The −1st-order diffracted light at the element element 21 is light in the second wavelength band, and reproduces the second optical image 200b of the characters “OK” shown in FIG. 9B. As understood from FIGS. 9A and 9B, the second optical image 200b is an image point-symmetrical to the first optical image 200b. The light in the second wavelength region reproduces the second optical image 200b, but does not reproduce the first optical image 200a and the third optical image 200c. In the example shown in FIG. 8, light in the second wavelength range is light with a wavelength of 630 nm or more and 705 nm or less.

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。 Also, the second optical image 200b is reproduced at a position overlapping the first optical image 200a. As a result, when light including light in the first wavelength region and light in the second wavelength region, such as white light, is incident on the light modulation element 11, the first optical image 200a and the second optical image 200b are formed. By overlapping, an optical image different from the first optical image 200a is obtained.

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。 In the example shown in FIG. 8, the element element 21 constituting the light modulation element 11 is light in a third wavelength range different from the first wavelength range and the second wavelength range (specifically, includes the third wavelength 420 nm). wavelength band) also exhibits high diffraction efficiency with respect to -1st order diffracted light. This indicates that the element element 21 efficiently diffracts the −1st order diffracted light even in the third wavelength region. The −1st-order diffracted light at the element element 21 is light in the third wavelength band, and reproduces the third optical image of the characters “OK” shown in FIG. 9C. As understood from FIGS. 9A and 9C, the third optical image 200c is point-symmetrical to the first optical image. The light in the third wavelength band reproduces the third optical image 200c, but does not reproduce the first optical image 200a and the second optical image 200b. Further, the light in the third wavelength range is light with a wavelength of 410 nm or more and 440 nm or less.

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。 Further, as shown in FIG. 6, the third optical image 200c is also reproduced at a position overlapping the first optical image 200a. Accordingly, when light including light in the first wavelength band and light in the third wavelength band, such as white light, is incident on the light modulation element 11, the first optical image 200a and the third optical image 200c are formed. By overlapping, an optical image different from the first optical image 200a is obtained.

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。 As can be understood from the above, in the example shown in FIG. 8, the optical image 100 shown in FIG. and the third optical image 200c overlap each other.

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。 In the authenticity determination device 300 shown in FIG. 7, the light modulation element 11 configured by the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. When light that does not contain light is incident, a first light image 200a of characters "OK" as shown in FIG. 7 is clearly observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, when white light is incident on the light modulation element 11, the optical images 200a, 200b, and 200c are superimposed, and an optical image 100 different from the first optical image 200a is observed. .

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。 The diffraction efficiency characteristic shown in FIG. It is obtained when the element element 21 is designed as 390 nm. However, the light modulation element 11 that obtains the first optical image with the light in the first wavelength range and obtains the second optical image with the light in the second wavelength range different from the first wavelength range is designed as described above. It is not limited to the optical modulation element 11 that is provided.

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。 For example, the element element 21 constituting the light modulation element 11 is made of a material with a refractive index n of 1.5, and the light modulation element 11 is formed by setting the number of steps on the uneven surface 1a to 4 and the depth of each step to 400 nm. When designed, the elemental element 21 has diffraction efficiency characteristics as shown in FIG. That is, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to first-order diffracted light for light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 510 nm or more and 550 nm or less including the first wavelength of 520 nm). Further, the element element 21 emits light in the second wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 655 nm or more and 710 nm or less including the second wavelength of 680 nm) and light in the third wavelength range (specifically, the third wavelength of 430 nm light in the wavelength range of 425 nm or more and 450 nm or less including ) exhibits high diffraction efficiency with respect to −1st order diffracted light.

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)。 Even with the light modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. , and the −1st-order diffracted light at the optical modulation element 11 forms a second optical image 200b shown in FIG. 9B with light in the second wavelength band, and a third optical image 200c shown in FIG. can be played. Therefore, in the authentication device 300 shown in FIG. 7, the light modulation element 11 contains light in the first wavelength band (specifically, light in the wavelength band of 510 nm or more and 550 nm or less), but light in the second wavelength band (specifically, When light that does not include light in the wavelength range of 655 nm or more and 710 nm or less) and light in the third wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 425 nm or more and 450 nm or less) is made incident, as shown in FIG. A first optical image 200a of characters "OK" is clearly observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, when white light is incident on the light modulation element 11, the optical images 200a, 200b, and 200c are superimposed, and an optical image 100 different from the optical image 200a is observed (see FIG. 6). 6).

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。 Further, the element element 21 constituting the light modulation element 11 is made of a material having a refractive index n of 1.5, and the element element 21 is designed such that the number of steps on the uneven surface 1a is 8 steps and the depth of each step is 200 nm. In this case, the element element 21 has diffraction efficiency characteristics as shown in FIG. That is, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to first-order diffracted light for light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 510 nm or more and 550 nm or less including the first wavelength of 530 nm). Further, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to -1st order diffracted light for light in the second wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 650 nm or more and 710 nm or less including the second wavelength of 680 nm).

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。 Even with the light modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. , and the −1st-order diffracted light at the optical modulation element 11 can reproduce the second optical image 200b shown in FIG. 9B with the light in the second wavelength region. Therefore, in the authentication device 300 shown in FIG. 7, the light modulation element 11 contains light in the first wavelength band (specifically, light in the wavelength band of 510 nm or more and 550 nm or less), but light in the second wavelength band (specifically, When light that does not include light in the wavelength range of 650 nm or more and 710 nm or less is incident on the light, a first optical image 200a of the letters "OK" as shown in FIG. 7 is clearly observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, when white light is incident on the light modulation element 11, the optical images 200a and 200b are superimposed and an optical image different from the optical image 200a is observed.

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。 Further, the element element 21 constituting the light modulation element 11 is made of a material with a refractive index n of 1.5, and the element element 21 is designed so that the uneven surface 1a has four steps and the depth of each step is 190 nm. In this case, the element element 21 has diffraction efficiency characteristics as shown in FIG. That is, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to first-order diffracted light for light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 420 nm or more and 490 nm or less including the first wavelength of 460 nm). In addition, the light modulation element 11 exhibits high diffraction efficiency with respect to -1st order diffracted light for light in the second wavelength region (specifically, light of 690 nm or more and 780 nm or less including the second wavelength of 750 nm).

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。 Even with the light modulation element 11 composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. , and the −1st-order diffracted light at the optical modulation element 11 can reproduce the second optical image 200b shown in FIG. 9B with the light in the second wavelength region. Therefore, the optical modulation element 11 contains light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 420 nm or more and 490 nm or less) in the authenticity determination device 300 shown in FIG. 780 nm or less), the first optical image 200a of the character "OK" as shown in FIG. 7 is clearly observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, when white light is incident on the light modulation element 11, the optical images 200a and 200b are superimposed and an optical image different from the optical image 200a is observed.

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。 Further, the element element 21 constituting the light modulation element 11 is made of a material having a refractive index n of 1.5, and the element element 21 is designed such that the uneven surface 1a has four steps and the depth of each step is 280 nm. In this case, the element element 21 has diffraction efficiency characteristics as shown in FIG. That is, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to first-order diffracted light for light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 625 nm or more and 710 nm or less including the first wavelength of 650 nm). In addition, the element element 21 exhibits high diffraction efficiency with respect to -1st order diffracted light for light in the second wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 460 nm or more and 495 nm or less including the second wavelength of 480 nm).

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。 Even with the light modulation element 11 configured by the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristic shown in FIG. , and the −1st-order diffracted light at the optical modulation element 11 can reproduce the second optical image 200b shown in FIG. 9B with the light in the second wavelength region. Therefore, in the authentication device 300 shown in FIG. 7, the optical modulation element 11 contains light in the first wavelength range (specifically, light in the wavelength range of 625 nm or more and 710 nm or less), but light in the second wavelength range (specifically, When light that does not include light in the wavelength range of 460 nm or more and 495 nm or less is incident on the light, a first optical image 200a of the characters "OK" as shown in FIG. 7 is clearly observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, when white light is incident on the light modulation element 11, the optical images 200a and 200b are superimposed and an optical image different from the optical image 200a is observed.

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。 Note that the authenticity determination device 300 may include the light modulation element 11 and a filter that transmits light that does not include either the light in the first wavelength band or the light in the second wavelength band. Also in this case, by filtering the light diffracted by the light modulation element 11 with a filter, the first optical image 200a or the second optical image 200b can be obtained. Of course, when the light modulation element 11 is composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. 8 or FIG. It may be a filter that transmits light that does not contain light in one or more wavelength bands selected from among, for example, a filter that transmits light that does not contain light in the second wavelength band and light in the third wavelength band. It's okay.

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。 Further, the authenticity determination device 300 may include the light modulation element 11 and an image analysis device that captures light including one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and excluding the other. In this case as well, the first optical image 200a or the second optical image 200b can be obtained by selectively taking in the light diffracted by the light modulation element 11 with the image analyzer. Of course, when the light modulation element 11 is composed of the element elements 21 having the diffraction efficiency characteristics shown in FIG. 8 or FIG. It may capture light excluding light in one or more wavelength bands selected from the band, for example capturing light excluding light in a second wavelength band and light in a third wavelength band. It's okay.

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。 Note that the optical images 200a, 200b, and 200c shown in FIGS. 9A to 9C are merely examples of optical images that can be reproduced by the light modulation element 11 of this embodiment, and the light modulation element 11 can be used for other shapes of light. It may be one that reproduces an image.

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。 Further, in the above-described embodiments, the wavelength range of the incident light was 380 nm or more and 780 nm or less, so the first wavelength range and the second wavelength range were also 380 nm or more and 780 nm or less. In this case, the optical images 200a, 200b, 200c and the optical image 100 can be visually recognized. However, the first wavelength range and the second wavelength range are not limited to the wavelength ranges described above, and may be wavelength ranges outside the so-called visible light range. In particular, when the authenticity determination device 300 includes the image analysis device described above, the optical images 200a, 200b, 200c, and 100 may not be visually recognized, and may be grasped by the analysis results of the image analysis device.

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。 Next, an example of a method for manufacturing the light modulation element 11 (especially the uneven surface 1a) will be described. The method described below is merely an example, and other methods capable of appropriately manufacturing the light modulation element 11 including the desired uneven surface 1a can be adopted. Moreover, the manufacturing method described below can be applied to both the reflective optical modulator and the transmissive optical modulator.

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)。 First, a two-dimensional image of an original image is read by a computer (Step 1). Then, the computer obtains a two-dimensional complex amplitude image by setting each pixel value of the read two-dimensional image as an amplitude value and assigning a random value between 0 and 2π to each pixel as a phase value ( Step 2). The computer then obtains a two-dimensional Fourier transform image by performing a two-dimensional Fourier transform on this two-dimensional complex amplitude image (Step 3). Note that the computer may perform arbitrary optimization processing, such as an iterative Fourier transform method or a genetic algorithm, if necessary (Step 4). Then, the computer converts the phase value of each pixel of the two-dimensional Fourier transform image into multiple stages (for example, four stages of "0", "π/2", "π" and "3π/2", or "0", " π/4”, “π/2”, “3π/4”, “π”, “5π/4”, “3π/2” and “7π/4”) (Step 5).

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。 Then, the light modulation element 11 (in particular, the uneven surface 1a) corresponding to the two-dimensional Fourier transform image is produced so that each pixel has a depth corresponding to the corresponding discretized phase value (Step 6). For example, when the pixel values of the two-dimensional Fourier transform image are discretized into four levels in Step 5 described above, an uneven surface 1a (see FIG. 5) having four levels of depth is formed on the hologram layer 1 in Step 6. be. The depth of the concave-convex surface 1a is determined by considering not only the diffraction efficiency characteristics to be achieved but also various other related parameters (for example, the refractive index of the material constituting the light modulation element 11 (especially the hologram layer 1)). determined by Note that the reflective optical modulation element 11 and the transmissive optical modulation element 11 each have a unique depth structure of the uneven surface 1a. A specific value of the depth of the uneven surface 1a of the element 11 differs between the reflective type and the transmissive type.

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。 The apparatus for manufacturing the light modulation element 11 is not particularly limited, and may be, for example, an apparatus controlled by a computer that executes Steps 1 to 5 described above, or may be an apparatus provided separately from the computer. . Further, if necessary, a matrix (that is, a master original) corresponding to the structure of the light modulation element 11 (especially the concave-convex surface 1a) may be made using an exposure apparatus, an electron beam lithography apparatus, or the like based on photolithography technology. (Step 7). For example, a liquid ultraviolet curable resin is dropped onto the matrix, and the ultraviolet curable resin sandwiched between the substrate film (for example, PET film (polyethylene terephthalate film)) and the matrix is irradiated with ultraviolet rays. Then, the substrate film and the ultraviolet curable resin are peeled off from the master mold, whereby the light modulation element 11 having the desired uneven surface 1a can be produced. As other methods, for example, a method using a thermoplastic ultraviolet curable resin, a method using a thermoplastic resin, a method using a thermosetting resin, and a method using an ionizing radiation curable resin may be employed. By using the matrix in this way, it is possible to easily and mass-produce the light modulation elements 11 having the desired uneven surface 1a.

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。 In the case of the reflective optical modulation element 11, a reflective layer 2 (for example, a reflective layer made of Al or ZnS or a reflective layer (high refractive index layer) made of TiO 2 ) is further formed on the uneven surface 1a by a manufacturing apparatus. may be formed. However, in the case of the light modulation element 11 that reflects the reproduced light by utilizing the difference in refractive index between the hologram layer 1 and air, the reflective layer 2 is not additionally provided, and the uneven surface of the hologram layer 1 is used. 1a may remain exposed to the air. Furthermore, other functional layers such as an adhesive layer (for example, a heat seal layer, a primer layer for enhancing adhesion between adjacent layers, etc.) may be formed on the hologram layer 1 as necessary. Further, for example, when the reflective layer 2 is formed on the uneven surface 1a of the hologram layer 1, an adhesive layer is formed on the uneven surface of the reflective layer 2 (the surface opposite to the hologram layer 1), The recesses on the surface of the reflective layer 2 may be filled with the layer.

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。 It should be noted that the color (wavelength band) of the optical image reproduced by the above-described light modulation element 11 assumes that it is used in an air environment with a refractive index of 1.0. When an observer observes the optical image 100 reproduced by the above-described light modulation element 11, the uneven surface 1a of the hologram layer 1 is arranged on the opposite side of the observer, and the observer can see the uneven structure ( That is, the uneven surface 1a) is observed. When the uneven surface 1a of the hologram layer 1 is arranged on the same side as the observer, the reflected image from the light modulation element 11 observed by the observer is formed by the light reflected on the surface without passing through the hologram layer 1. Therefore, the image is unrelated to the diffraction phenomenon based on the refractive index of the hologram layer 1 and is not the desired image.

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 According to the embodiment as described above, the light modulation element 11 includes the element element 21 that reproduces an optical image by modulating the phase of incident light, and the element element 21 includes three or more different heights. It has an uneven surface 1a, a first optical image 200a is obtained by light in a first wavelength range, and a second optical image 200a is obtained at a position overlapping the first optical image 200a by light in a second wavelength range different from the first wavelength range. 200b is obtained

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。 According to such an optical modulation element 11, when light including one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and excluding the other is made incident on the optical modulation element 11, as shown in FIG. , one of the first optical image 200a and the second optical image 200b can be clearly obtained. On the other hand, according to the light modulation element 11, when light including light in the first wavelength band and light in the second wavelength band (for example, light including light of various wavelengths such as white light) is incident, , an optical image in which the first optical image 200a and the second optical image 200b are overlapped as shown in FIG. 6 is obtained. The light modulation element 11 having such properties obtains specific optical images 200a and 200b only when light containing one of the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and excluding the other is incident. Therefore, it can be used for identification (for example, authenticity determination) of the light modulation element holder 10 . Further, according to the light modulation element 11 having such properties, when light including one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and excluding the other is incident, the light in the first wavelength band Since a different optical image can be obtained when light including light in the second wavelength band (for example, light such as white light) is incident, the design of the light modulation element holder 10 can be improved. can.

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。 Further, in the light modulation element 11 of this embodiment, each element element 21 is configured as a Fourier transform hologram. Thereby, the element element 21 capable of reproducing the desired optical images 200a and 200b with high accuracy can be produced relatively easily.

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。 Further, in the light modulation element 11 of the present embodiment, the element element 21 reproduces the first optical image 200a with the light in the first wavelength band, and reproduces the first optical image 200a with the light in the second wavelength band. Two optical images 200b are reproduced. As a result, the optical images 200a and 200c obtained when the light including one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and excluding the other is incident on the light modulation element 11, and It is easy to make the optical image different from that obtained when light including light in one wavelength band and light in a second wavelength band (for example, light such as white light) is incident.

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。 Further, in the optical modulation element 11 of the present embodiment, the first wavelength range and the second wavelength range are 380 nm or more and 780 nm or less. In this case, changes in the optical images 100, 200a, and 200b obtained by the diffracted light from the light modulation element 11 can be visually recognized.

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。 Further, according to the above-described embodiment, the authenticity determination device 300 emits light containing one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and excluding the other light from the light modulation element 11 described above. light source device 251, a filter that transmits light including one of light in the first wavelength band and light in the second wavelength band and excluding the other, and one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and at least one of an image analysis device that captures light, including and excluding the other. According to such an authenticity determination device 300, it is easy to perform authenticity determination.

[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。
[Modification]
Modifications of the embodiment shown in FIGS. 1 to 13 will now be described with reference to FIGS. 14 to 15B. In the examples shown in FIGS. 1 to 13, each of the element elements constituting the light modulation element contributes to both the reproduction of the first optical image and the reproduction of the second optical image. However, in the light modulation element of this modified example, the element element that contributes to the reproduction of the first optical image and the element element that contributes to the reproduction of the second optical image are different. Hereinafter, the light modulation element of this modified example will be described in detail with reference to the drawings.

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。 FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the light modulation element of this modified example. 15A and 15B are diagrams for explaining optical images obtained by the first element element and the second element element that constitute the light modulation element of FIG. 14. FIG.

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。 As shown in FIG. 14, the light modulation element 11 of this modification includes a first element element 121 that reproduces a first optical image 300a with light in the first wavelength band, and a second optical image 300a with light in the second wavelength band. and a second element element 221 for reproducing 300b. In the example shown in FIG. 14, a plurality of first element elements 121 and a plurality of second element elements 221 are arranged in a checkered pattern on the same plane.

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。 The first element element 121 and the second element element 221 shown in FIG. 14 are made of a material with a refractive index n of 1.5, and the uneven surface 1a has eight steps, each step having a depth of 200 nm. is. The first element element 121 and the second element element 221 have diffraction efficiency characteristics shown in FIG.

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。 Further, in the first element element 121 shown in FIG. 14, when light including light in the first wavelength band and light in the second wavelength band such as white light is incident, as shown in FIG. Light (specifically, light in a wavelength range of 510 nm or more and 550 nm or less) is diffracted to reproduce the first optical image 300a of the letter "O", and light in a second wavelength range (specifically, 650 nm or more and 710 nm). light in the following wavelength ranges) is diffracted to reproduce a third optical image 300c of the letter "O" that is point-symmetrical to the first optical image 300a. In addition, in the second element element 221 shown in FIG. 14, when light including light in the first wavelength band and light in the second wavelength band such as white light is incident, as shown in FIG. Light (specifically, light in the wavelength range of 510 nm or more and 550 nm or less) is diffracted to reproduce the fourth optical image 300d of the letter "K", and light in the second wavelength range (specifically, 650 nm or more and 710 nm light in the following wavelength ranges) is diffracted to reproduce a second optical image 300b of the letter "K" that is point-symmetrical to the fourth optical image 300d. Then, it is obtained at a position where the first optical image 300a and the second optical image 300b overlap, and at a position where the third optical image 300c and the fourth optical image 300d overlap.

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。 With such an optical modulation element 111, the same effect as that of the optical modulation element 11 shown in FIG. 3 can be obtained. That is, in the authenticity determination device 300, light in a first wavelength range (specifically, light in a wavelength range of 510 nm to 550 nm) and light in a second wavelength range (specifically, light in a wavelength range of 650 nm to 710 nm) are applied to the optical modulation element 111. Either one of the first optical image 300a and the second optical image 300b can be obtained by entering light that includes one of the wavelength bands and does not include the other. At the same time, either one of the fourth optical image 300d and the third optical image 300c can be obtained. Therefore, by inputting light that includes one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band and does not include the other, the first optical image 300a and the fourth optical image 300d are reproduced, or the second The optical image 300b and the third optical image 300c are reproduced, and an optical image of characters "OK" as shown in FIG. 7 can be obtained. On the other hand, when light including light in the first wavelength band and the second wavelength band (for example, light such as white light) enters the light modulation element 111, the first optical image 300a and the second optical image 300b are superimposed. An optical image and an optical image in which the third optical image 300c and the fourth optical image 300d are superimposed are obtained.

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。 14, the first element element 121 and the second element element 221 are arranged in a checkered pattern on the same plane. 221 is not particularly limited. For example, the light modulation element 11 may include the first element element 121 and the second element element 221 arranged in stripes on the same plane.

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。 As described above, the light modulation element 111 of this modification includes the first element element 121 that reproduces the first optical image 300a with the light in the first wavelength band and the second optical image 300b with the light in the second wavelength band. and a second element element 221 . According to such an optical modulation element 111, by causing light in a specific wavelength range (that is, light in the first wavelength range or light in the second wavelength range) to enter the optical modulation element 111, One of the shown first optical image 300a and second optical image 300b can be clearly obtained. On the other hand, according to the light modulation element 111 as described above, by allowing light including light in the first wavelength band and light in the second wavelength band (for example, light such as white light) to enter the light modulation element 111, The first optical image 300a and the second optical image 300b overlap to obtain an optical image different from the first optical image 300a and the second optical image 300b. The light modulation element 111 having such properties can be used for identifying the light modulation element holder 10 (for example, authenticity determination), and can improve the design of the light modulation element holder 10 .

[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。
[Use]
The light modulation elements 11 and 111 and the light modulation element holder 10 described above are not particularly limited in usage and application, and can be used for entertainment purposes such as reproduction of character images and design purposes, for example. In security applications, the optical modulation elements 11 and 111 can be applied to, for example, the following objects. When the light modulation element holder 10 is used as an information recording medium, various types of information such as passports, ID cards, banknotes, credit cards, cash vouchers, gift certificates, other tickets, official documents, personal information and confidential information can be stored. The light modulation element according to the present invention can be applied to other recorded media, other media with monetary value, etc., and counterfeiting of these media can be prevented. The ID card referred to here includes, for example, a national ID card, a driver's license, a membership card, an employee card, and a student card. In the light modulation element holder 10, the base material for holding the light modulation elements 11 and 111 (see reference numeral 4 in FIG. 2) can be made of, for example, paper, resin, metal, synthetic fiber, or a combination thereof. . Further, when an opening (see reference numeral 4a in FIG. 2) is formed in the base material, the entire area of the opening may be covered with the light modulation elements 11 and 111, or only a part of the opening may be covered. Light modulation elements 11 and 111 may be arranged. The light modulation elements 11 and 111 can be configured as transparent members in appearance. For example, a point light source is arranged on the back side of the light modulation element holder 10 holding the transmissive light modulation elements 11 and 111, and the observer passes through the light modulation elements 11 and 111 from the front side of the light modulation element holder 10. , the observer can visually recognize the security information recorded in the light modulation elements 11 and 111 by observing a point light source or the like in a specific wavelength range. This security information can be used, for example, to determine the authenticity of the light modulation element holder 10 .

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。 Further, the optical modulation element according to the present invention can be applied to the optical modulation element holder 10 described above by any method. Techniques such as pasting, sandwiching, or embedding can be used to hold the optical modulator according to the present invention on any object (that is, the optical modulator holder 10). Therefore, the light modulation elements 11 and 111 may be formed using a part of the members constituting the light modulation element holder 10, or the light modulation elements 11 and 111 may be added to the light modulation element holder 10. can be set

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。 Further, the light modulation element 11 described above may be used alone for various purposes, or may be used together with other functional layers such as a printed layer for various purposes.

[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。
[Constituent material of hologram layer]
The material forming the hologram layer 1 is not particularly limited, but the hologram layer 1 can be formed from various resins as described above. Specific examples of various resins are listed below.

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。 Examples of thermosetting resins constituting the hologram layer 1 include polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), glycol-modified polyethylene terephthalate (PET-G), polyvinyl chloride (PVC), unsaturated polyester resins, and acrylic-modified resins. Examples include urethane resins, epoxy-modified acrylic resins, epoxy-modified unsaturated polyester resins, alkyd resins, phenol resins, and the like. Examples of the thermoplastic resin forming the hologram layer 1 include acrylic acid ester resin, acrylamide resin, nitrocellulose resin, polystyrene resin, and the like. These resins may be homopolymers or copolymers composed of two or more constituents. Moreover, these resins may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

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。 The above-mentioned thermosetting resins or thermoplastic resins include various isocyanate compounds, metallic soaps such as cobalt naphthenate and zinc naphthenate, organic peroxides such as benzoyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide, benzophenone, acetophenone, anthraquinone, naphthoquinone, A thermal or ultraviolet curing agent such as azobisisobutyronitrile, diphenyl sulfide, etc. may be included.

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。 Examples of the ionizing radiation-curable resin constituting the hologram layer 1 include epoxy-modified acrylate resins, urethane-modified acrylate resins, acrylic-modified polyester resins, and the like. A urethane-modified acrylic resin represented by a chemical formula shown in a publication is preferred.

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。 When curing the ionizing radiation-curable resin, a monofunctional or polyfunctional monomer, oligomer, or the like can be used in combination for the purpose of adjusting the crosslinked structure and viscosity. Examples of the monofunctional monomer include mono(meth)acrylates such as tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, hydroxyethyl (meth)acrylate, vinylpyrrolidone, (meth)acryloyloxyethyl succinate, and (meth)acryloyloxyethyl phthalate. etc. In addition, as the bifunctional or higher monomers, when classified by the skeleton structure, polyol (meth)acrylate (e.g., epoxy-modified polyol (meth)acrylate, lactone-modified polyol (meth)acrylate, etc.), polyester (meth)acrylate, epoxy (meth)acrylate, ) acrylates, urethane (meth)acrylates, polybutadiene-based, isocyanuric acid-based, hydantoin-based, melamine-based, phosphoric acid-based, imide-based, and phosphazene-based poly(meth)acrylates having a skeleton. In addition, various monomers, oligomers and polymers that are UV and electron beam curable are available.

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。 More specifically, examples of bifunctional monomers and oligomers include polyethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth) acrylates and the like. Examples of trifunctional monomers, oligomers, and polymers include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, and aliphatic tri(meth)acrylate. Examples of tetrafunctional monomers and oligomers include pentaerythritol tetra(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, and aliphatic tetra(meth)acrylate. Penta- or higher-functional monomers and oligomers include, for example, dipentaerythritol penta(meth)acrylate and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate. Also included are (meth)acrylates having a polyester skeleton, a urethane skeleton, and a phosphazene skeleton. The number of functional groups is not particularly limited, but when the number of functional groups is less than 3, the heat resistance tends to decrease, and when the number of functional groups exceeds 20, the flexibility tends to decrease. Those within the range of 3 to 20 are preferred.

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。 Although the content of the monofunctional or polyfunctional monomers and oligomers as described above can be adjusted as appropriate, it is usually preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the ionizing radiation curable resin, especially 0.5 parts by weight. parts to 20 parts by weight is preferred.

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。 Further, the hologram layer 1 may optionally contain a photopolymerization initiator, a polymerization inhibitor, a deterioration inhibitor, a plasticizer, a lubricant, a coloring agent such as a dye or a pigment, a surfactant, an antifoaming agent, a leveling agent, and Additives such as thixotropic agents may be added as appropriate.

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。 When the hologram layer 1 has self-supporting properties, the film thickness of the hologram layer 1 is preferably in the range of 0.05 mm to 5 mm, more preferably in the range of 0.1 mm to 3 mm. On the other hand, when the hologram layer 1 is formed on a transparent substrate without self-supporting properties, the film thickness of the hologram layer 1 is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm, more preferably in the range of 2 μm to 20 μm. It is preferable to Also, the size of the hologram layer 1 (for example, the size in plan view) can be appropriately set according to the use of the light modulation element 11 .

[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。
[Other Modifications]
The light modulation elements 11 and 111 used in each of the above-described embodiments and modifications each include a plurality of element elements 21 or a plurality of first element elements 121 and a plurality of second element elements as shown in FIGS. Although it is composed of the element 221 , the light modulation elements 11 and 111 may be composed of a single element element 21 or a single first element element 121 and a single second element element 221 .

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。 Also, the planar view size and planar view shape of each element element 21, 121, 221 are not particularly limited, and each element element 21, 121, 221 can have any size and shape. For example, the plane view shape of each of the element elements 21, 121, 221 may be square, rectangle, trapezoid, other polygonal shape (for example, triangle, pentagon, hexagon, etc.), perfect circle, ellipse, other circle, star. It may have a mold shape, a heart shape, or the like, and the light modulation elements 11 and 111 may have two or more types of element elements 21 having a plan view shape.

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。 Any functional layer may be added to the light modulation elements 11 and 111, for example, the light modulation elements 11 and 111 may be covered with a transparent deposition layer. In particular, by providing a transparent deposition layer that does not have gloss, the light modulation elements 11 and 111 can be prevented from being glossy and can be concealed. From the viewpoint of concealing the light modulation elements 11 and 111, the total light transmittance of such a transparent deposition layer is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. Further, in the case of the reflection type light modulation elements 11 and 111, the light modulation elements 11 and 111 can be covered with a reflective deposition layer (see the reflection layer 2 in FIG. 2). Examples of constituent materials of the reflective deposition layer include Mg, Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Se, Rb, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Metals such as Au, Pb, or Bi can be used. Further, examples of the constituent material of the transparent deposition layer include oxides of the above metals. These materials may be used alone to form the vapor deposition layer, or two or more materials may be combined to form the vapor deposition layer.

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。 The thickness of the deposited layer provided on the hologram layer 1 (especially on the uneven surface 1a) can be set as appropriate from the viewpoint of desired reflectivity, color tone, design and application, and is, for example, within the range of 50 Å to 1 μm. It is preferably within the range of 100 Å to 1000 Å. In particular, when the transparency of the deposited layer is given priority, the thickness of the deposited layer is preferably 200 Å or less, while when the concealability of the deposited layer is given priority, the thickness of the deposited layer is more than 200 Å. is preferred. As a method for forming the vapor deposition layer, a general method for forming a vapor deposition layer can be employed, and examples thereof include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method and an ion plating method.

[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。
[Comparative example]
Next, a comparative example of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. FIG.

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。 FIG. 16 is a diagram showing an optical modulation element of this comparative example. FIG. 17 is a graph showing the diffraction efficiency characteristics of the element elements forming the light modulation element of this comparative example.

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。 The light modulation element 311 shown in FIG. 16 is a conventional light modulation element. In the example shown in FIG. 17, the element elements forming the light modulation element 311 are made of a material with a refractive index n of 1.5, and the uneven surface 301a has four steps. The step d per step is 46.25 nm. Elemental elements forming the light modulation element 311 have diffraction efficiency characteristics as shown in FIG. That is, each element diffracts the first-order diffracted light with a diffraction efficiency of approximately 50% or more over the entire wavelength range of 380 nm or more and 780 nm or less. This is the same as the light image 400 obtained when white light is incident on the light modulation element 311 shown in FIG. It shows that an optical image can be obtained. On the other hand, each element diffracts −1st-order diffracted light with a diffraction efficiency of 10% or less over the entire wavelength range from 380 nm to 780 nm. Therefore, it is impossible to observe the optical image by the -1st order diffracted light at the light modulation element 311 even if the light in any wavelength range of 380 nm or more and 780 nm or less is incident. Depending on the light modulation element 311, different optical images can be obtained depending on whether light in a specific wavelength range is incident or light including various wavelengths such as white light is incident. Can not.

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。 The invention is not limited to the embodiments and variants described above. For example, various modifications may be made to each element of the embodiments and modifications described above. Forms including components and/or methods other than the components and/or methods described above may also be included in embodiments of the present invention. Forms that do not include some of the components and/or methods described above may also be included in embodiments of the present invention. In addition, a form including some components and/or methods included in one embodiment of the present invention and some components and/or methods included in other embodiments of the present invention may also be included in the present invention. can be included in an embodiment. Therefore, the components and/or methods included in each of the above-described embodiments and modifications, and other embodiments of the present invention may be combined with each other, and the forms according to such combinations may also be implemented in the present invention. can be included in the form. Further, the effects achieved by the present invention are not limited to those described above, and specific effects according to the specific configurations of the respective embodiments can also be exhibited. Thus, various additions, changes, and partial deletions can be made to each element described in the claims, specification, abstract, and drawings without departing from the technical idea and gist of the present invention. is.

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
1 Hologram layer 1a Concavo-convex surface 2 Reflective layer 4 Base material 10 Light modulation element holder 11 Light modulation elements 21, 121, 221 Element elements 151, 251 Light source devices 100, 400 Optical images 200a, 300a First optical images 200b, 300b 2 light images

Claims (7)

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であって、
前記要素素子の屈折率、前記凹凸面における段数、および、前記凹凸面の一段当たりの深さが、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光像が得られるように決定され、
前記光変調素子が反射型の光変調素子である場合、前記第1光像および前記第2光像は、いずれも前記光変調素子についての反射による光により得られ、
前記光変調素子が透過型の光変調素子である場合、前記第1光像および前記第2光像は、いずれも前記光変調素子についての透過による光により得られ、
前記第1光像と前記第2光像とが重なり合うと、前記第1光像とは異なる光像が得られる、光変調素子。
Equipped with an element element that reproduces an optical image by modulating the phase of incident light,
The element element has an uneven surface with three or more different heights,
A light modulation element in which a first optical image is obtained by light in a first wavelength range, and a second optical image is obtained in a position overlapping the first optical image by light in a second wavelength range different from the first wavelength range. There is
The refractive index of the element element, the number of steps on the uneven surface, and the depth of each step on the uneven surface are different from the first wavelength range so that a first optical image is obtained by light in a first wavelength range. is determined so that a second optical image is obtained at a position overlapping the first optical image by light of two wavelength ranges;
when the optical modulation element is a reflective optical modulation element, the first optical image and the second optical image are both obtained by light reflected by the optical modulation element,
when the light modulation element is a transmissive light modulation element, both the first optical image and the second light image are obtained by light transmitted through the light modulation element ,
The optical modulation element , wherein when the first optical image and the second optical image are overlapped, an optical image different from the first optical image is obtained .
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。 2. The light modulation element according to claim 1, wherein said element element is configured as a Fourier transform hologram. 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。 The element element reproduces the first optical image with light in the first wavelength band, and reproduces the second optical image point-symmetrically with the first optical image with light in the second wavelength band. 3. The optical modulation element according to claim 1 or 2. 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。 2. The apparatus according to claim 1, comprising a first element element that reproduces the first optical image with light in the first wavelength band, and a second element element that reproduces the second optical image with light in the second wavelength band. 3. The light modulation element according to claim 2. 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。 5. The light modulation element according to claim 4, wherein said first element element and said second element element are arranged side by side on the same plane. 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。 6. The light modulation element according to claim 1, wherein said first wavelength band and said second wavelength band are from 380 nm to 780 nm. 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。
a light modulation element according to any one of claims 1 to 6;
A light source device that emits light containing one of the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and excluding the other, and the other containing the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and at least one of a filter that transmits light that does not contain and an image analysis device that captures light containing one of the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range and excluding the other. Device.
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