JP7445222B2

JP7445222B2 - ホログラム素子、情報記録媒体、ラベル体、転写箔体、カード、及びホログラムシート

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Publication number: JP7445222B2
Application number: JP2022137343A
Authority: JP
Inventors: 類己安田; 慎一郎鈴木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-03-07
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Description

本開示は、ホログラム素子、情報記録媒体、ラベル体、転写箔体、カード、及びホログラムシートに関する。

リップマンホログラムとも呼ばれる体積反射型ホログラムは、特定の入射角の光を入射する際に、特定の波長の光を選択して回折するために、色分散が少なく、さらにイメージホログラムの手法で干渉縞を記録することで、様々な光源環境でもボケの少ない立体像が観察可能なことから、偽造防止目的等で幅広く用いられている。また、計算機合成ホログラムの技術とインプリント技術を利用した位相型フーリエ変換ホログラムは、低コスト及び大量生産が可能であることから、やはり偽造防止目的等で幅広く用いられている（特開２０１７－３７２７２号公報）。

また、上述したリップマンホログラムを記録するための記録媒体（以下、リップマンホログラム記録媒体）にフーリエ変換ホログラムを記録する手法が知られている（特開２００９－１３９６７６号公報）。この種の手法では、図１３に示すように、光学レンズ７５の前側焦点にフーリエ変換ホログラムの原画像７６を配置するとともに、光学レンズ７５の後側焦点にリップマンホログラム記録媒体７７を配置して、リップマンホログラム記録媒体７７に、参照光とフーリエ変換ホログラムの原画像７６から生じた物体光との干渉縞を記録する。

図１３のような手法で記録した記録媒体７７に再生照明光を照射して再生されるフーリエ変換ホログラム再生像の広がり角θは、記録時にフーリエ変換ホログラムの原画像７６から光学レンズ７５に入射する光線の光軸に対する最大角度θmaxと同程度である。レンズの有効口径が大きいほど、また焦点距離が短いほど、光学レンズ７５の最大角度θmaxは大きくなる。

図１４に示す薄肉単レンズ７８の焦点距離ｆは、レンズ前面の曲率半径ｒ１，レンズ後面の曲率半径ｒ２と屈折率ｎを用いると、以下の（１）式で表される。

平凸レンズの平面側をレンズ前面に配置した場合、ｒ１は無限大であるため、（２）式で近似される。

特開２０１７－３７２７２号公報

光学ガラスでよく用いられるＢＫ７の場合、５３２ｎｍの波長の光の屈折率ｎは、ｎ＝１．５１９であり、平凸レンズにおける最大角度θmaxは、ｓｉｎθmax＝１／２Ｆで表される。ここでのＦはレンズのＦ値であり、レンズの有効口径をＤとした場合、Ｆ＝ｆ／Ｄで示される。以上の条件と式からθmax≒３１．２６°が算出される。これは有効口径Ｄ＝２ｒというレンズの場合であり、実際はレンズの収差等の影響を避けるため、ここまでの最大角度θmaxを実現することは難しい。一例を挙げると、レンズ外径φ１００ｍｍ、焦点距離２００ｍｍで干渉縞を形成する場合、その広がり角θは５～１０°程度であり、設計の幅は限定的である。従来のフーリエ変換ホログラムは、視認性を確保するために、再生時にレーザービームを照射して、再生された像を、レーザービーム入射側に設置したスクリーンに投影して観察することを前提としており、大がかりな装備を必要としていた。

また、フーリエ変換ホログラムの干渉縞と体積反射型ホログラムの干渉縞とが形成された原版からホログラムを複製する場合、製造の効率化を考えると、同一の参照光を用いて複製するのが望ましいが、同一の参照光で複製したホログラム素子を再生すると、フーリエ変換ホログラム再生像と体積反射型ホログラム再生像とが重なり合って再生され、両方の再生像を分離できなくなり、視認性が低下してしまう。このため、ホログラム素子内にフーリエ変換ホログラムと体積反射型ホログラムとを別々の記録領域として設けたり、記録する際の参照光の波長を相違させたりしなければならず、ホログラム素子の作製に手間がかかってしまう。

本開示では、フーリエ変換ホログラムの干渉縞と体積反射型ホログラムの干渉縞とが形成された原版からの複製の作業性を向上させることができ、かつフーリエ変換ホログラム再生像と体積反射型ホログラム再生像とを分離して観察可能なホログラム素子、情報記録媒体、ラベル体、転写箔体、カード及びホログラムシートを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様によれば、入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録されたホログラム層を備える、ホログラム素子が提供される。同一のホログラム層に、第１の干渉縞と第２の干渉縞を形成するため、各々に適した再生照明光条件で、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像とを再生できる。

前記再生照明光の入射方向と前記体積反射型ホログラム再生像の再生方向とは、互いに異なるオフアクシスの関係にあってもよい。再生照明光の入射方向と体積反射型ホログラム再生像の再生方向とは互いに異なっているため、再生照明光と重ならずに体積反射型ホログラム再生像を観察できる。

前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察されてもよい。前記点光源にてフーリエ変換ホログラム再生像を観察でき、また、前記点光源とは別の再生照明光にて、入射方向とは異なる方向から体積反射型ホログラム再生像を観察できる。

前記ホログラム層に前記第２の干渉縞を記録した際の参照光の前記入射面の法線方向に対する入射角度に応じて、前記入射面の法線方向にて観察される前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いが変化してもよい。第２の干渉縞を記録する際の参照光の入射角度を変えることで、フーリエ変換ホログラム再生像の色合いを変化させることができる。

前記参照光の前記入射角度が大きくなるほど、前記入射面の法線方向にて観察される前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いがより大きく変化してもよい。参照光の入射角度をより大きくすれば、フーリエ変換ホログラム再生像の色合いをより大きく変化させることができる。

前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記再生照明光を前記入射面に入射させたときに、前記再生照明光の反射光の正反射方向に沿って前記入射面を観察すると、前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いが変化してもよい。再生照明光の入射方向とは逆の正反射方向から入射面を観察したときに、フーリエ変換ホログラム再生像の色合いを変化させることができる。

本発明の他の一態様では、入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録されたホログラム層を備え、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでいる情報記録媒体が提供される。同一のホログラム層に、第１の干渉縞と第２の干渉縞を形成するため、各々に適した再生照明光条件で、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像とを再生でき、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方に、所定の情報を含めることができる。

本開示の他の一態様では、少なくとも、セパレータ上に、接着層、ホログラム層、保護フィルム層が順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録された、ラベル体が提供される。第１の干渉縞と第２の干渉縞が形成されたホログラム層を備えたラベル体を種々の媒体に貼付することで、種々の媒体において、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像を観察できる。

本開示の他の一態様では、少なくとも、ヒートシール層上に、ホログラム層、剥離層、基材層が順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録された、転写箔体が提供される。第１の干渉縞と第２の干渉縞が形成されたホログラム層を備えた転写箔体を種々の媒体に転写することで、種々の媒体において、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像を観察できる。

本開示の他の一態様では、少なくとも、カードコアシート上に、ヒートシール層、ホログラム層、保護フィルム層、オーバーシートが順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでいる、カードが提供される。カードのホログラム層に第１の干渉縞と第２の干渉縞を形成するため、各々に適した再生照明光条件で、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像を観察可能なカードが得られる。

前記カードコアシートと前記ヒートシール層との間に配置され、所定の周波数のレーザ光にて変質するレーザ印字層を備えてもよい。カードに、ホログラム層だけでなく、レーザ印字層を設けるため、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像を観察できるだけでなく、レーザ印字層に任意の情報を記録できる。

前記レーザ印字層は、前記カードコアシートの全面を覆うように配置され、
前記ホログラム層は、前記レーザ印字層の一部の上に配置されてもよい。レーザ印字層をカードコアシートの全面を覆うように配置するため、レーザ印字層のホログラム層と重ならない場所に任意の情報を記録できる。

前記レーザ印字層には、少なくとも個人情報が、前記レーザ光による部分的な変質により記録されてもよい。レーザ印字層にレーザ光を照射することで、レーザ印字層に、変色、溶融、炭化、発泡、又は着色等の変質を生じさせることができる。

本発明の他の一態様では、少なくとも、基材シート上に、ヒートシール層、ホログラム層、保護フィルム層、およびオーバーシートが順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでいる、ホログラムシートが提供される。ホログラムシートのホログラム層に第１の干渉縞と第２の干渉縞を形成するため、各々の再生照明光条件に切り替えることで、フーリエ変換再生像と体積反射型ホログラム再生像を観察できる。

本発明の他の一態様では、基材層、フーリエ変換ホログラム層、反射層、接着層及び体積反射型ホログラム層が積層された原版の上に、感光材料層を有するホログラム記録部材を配置した状態で、前記ホログラム記録部材の上面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って参照光を前記ホログラム記録部材の上面に入射させ、
前記参照光の一部は、前記ホログラム記録部材を透過して前記原版に入射されて前記体積反射型ホログラム層にて回折されて第１回折光を生成し、
前記第１回折光と前記参照光とが前記ホログラム記録部材内の前記感光材料層にて干渉して第１の干渉縞が形成され、
前記参照光の残りの一部は、前記体積反射型ホログラム層を透過して前記フーリエ変換ホログラム層の表面で回折されて第２回折光を生成し、
前記第２回折光と前記参照光とが前記ホログラム記録部材内の前記感光材料層にて干渉して第２の干渉縞が形成される、ホログラム複製方法が提供される。フーリエ変換ホログラム層と体積反射型ホログラム層が積層された原版の上にホログラム記録部材を配置した状態で参照光を照射することで、ホログラム記録部材中の感光材料層に第１の干渉縞と第２の干渉縞とを形成できるため、均一な品質のホログラムを、低コストで大量生産をすることができる。

本開示によれば、フーリエ変換ホログラムの干渉縞と体積反射型ホログラムの干渉縞とが形成された原版からの複製の作業性を向上させることができ、かつフーリエ変換ホログラム再生像と体積反射型ホログラム再生像とを分離して観察できる。

本実施形態によるホログラム素子を作製するための原版の断面構造を示す断面図。２ステップ法の工程を説明する図。図２Ａに続く工程を説明する図。複製機の概略構成を示す図。原版の上面にホログラム記録部材を配置した状態の断面図。入射角度３０°の場合のフーリエ変換ホログラム再生像の一例を示す図。入射角度４０°の場合のフーリエ変換ホログラム再生像の一例を示す図。リップマンホログラム再生像の再生方法を説明する図。フーリエ変換ホログラム再生像の再生方法を説明する図。フーリエ変換ホログラム再生像の評価結果を示すｘｙ色度図。図７の評価に使用したホログラム素子を示す図。図７の評価に使用したフーリエ変換ホログラム再生像の測定点を示す図。本実施形態によるホログラム素子を備えたラベル体の断面図。本実施形態によるホログラム素子を備えた転写箔体の断面図。本実施形態によるホログラム素子を備えたカード埋め込み体の断面図。カードの平面図。カードの断面図。レーザ印字層を追加したカードの断面図。リップマンホログラム記録媒体にフーリエ変換ホログラムを記録する手法を説明する図。薄肉単レンズの曲率半径を説明する図。

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図面の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いる場合がある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語については、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。

また、本明細書における「上下方向」は、鉛直方向に平行な面内において水平方向と非平行な方向であり、必ずしも鉛直方向とは一致しない。「上」とは、上下方向における一方であって、鉛直方向における「上」に近接する側（又は方）のことを指す。「下」とは、上下方向における「上」とは反対の側であって、鉛直方向における「下」に近接する側（又は方）のことを指す。

また、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、それぞれ区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板と呼ばれ得るような部材も含む概念である。

図１は本実施形態によるホログラム素子を作製するための原版２の断面構造を示す断面図である。図１の原版２は、ガラス層３、接着層４、基材層５、表面レリーフ型フーリエ変換ホログラム層６、反射層７、透明接着層８、リップマンホログラム層９、及びカバーガラス１０を順に積層したものである。

原版２における表面レリーフ型フーリエ変換ホログラム層６(以下、フーリエ変換ホログラム層６と呼ぶ）の作製とリップマンホログラム層９の作製とは別個に行われ、これらのホログラム層の作製が終わった後に、これらのホログラム層を層方向に接着して図１の原版２が作製される。

フーリエ変換ホログラム層６は、例えばＣＧＨ（Computer-Generated Hologram）にて作製される。より詳細には、フーリエ変換ホログラム層６を作製する元となるフーリエ変換像は、例えば計算機を用いて原画像に対してフーリエ変換等の処理を行うことにより生成される。具体的には、まず、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）上で原画像を生成する。原画像は、任意の文字、記号、絵柄などである。次に、フーリエ変換像を二値化する。すなわち、フーリエ変換像の１画素ごとにその位相を調べ、位相がマイナス９０°からプラス９０°の場合には、透明に対応する所定の値を割り当て、その以外の場合には、黒や鏡面に対応する別の値を割り当てることにより、二値化を行う。なお、所定の値を割り当てる位相範囲をマイナス９０°からプラス９０°の範囲外に設定してもよい。

次に、二値化されたフーリエ変換像を所望の範囲に配列する。例えば、二値化されたフーリエ変換像を４つ並べたフーリエ変換像を生成する。実際には、最小単位の画像を例えば縦と横に２０個ずつ配列するなどして、フーリエ変換像を生成する。次に、生成したフーリエ変換像を電子線描画用データに変換し、変換した電子線描画用データに基づいて電子線描画装置でフーリエ変換ホログラム層６を作製する。作製されたフーリエ変換ホログラム層６は、フーリエ変換像に応じた凹凸を有する。なお、フーリエ変換像を多値化してもよい。この場合、フーリエ変換ホログラム層６の凹凸は、３段以上の段差を有することになる。なお、フーリエ変換ホログラム層６の凹凸の格子ピッチは、１．０μｍ～８０．０μｍの範囲内であることが好ましい。

生成されたフーリエ変換ホログラム層６の凹凸の表面には、反射層７が形成される。反射層７は、例えばアルミニウムや硫化亜鉛、酸化チタン等の蒸着膜である。反射層７は、可視光に対して反射性を有するか、屈折率ができるだけ大きい材料が望ましい。フーリエ変換ホログラム層６の凹凸の表面に反射層７を形成することで、原版２に入射された光が反射層７で回折されて、フーリエ変換ホログラム再生像を再生できるようになる。

一方、リップマンホログラム層９は、例えば２ステップ法（Ｈ１Ｈ２法とも呼ばれる）にて作製される。図２Ａ及び図２Ｂは２ステップ法の工程を説明する図である。まず、図２Ａに示すように、感光材料１１を用意し、感光材料１１から離隔して配置される被写体１２に照明光Ｌ１を照射したときに被写体１２にて反射された物体光Ｌ２を感光材料１１に照射するとともに、物体光Ｌ２とは別の方向から感光材料１１に参照光Ｌ３を照射する。これにより、感光材料１１上にて物体光Ｌ２と参照光Ｌ３とが干渉して干渉縞が形成され、Ｈ１ホログラム１３が作製される。複数の被写体１２に対応する複数の干渉縞を感光材料１１に形成する場合は、各被写体１２ごとに、図２Ａの工程を繰り返せば良い。このとき、各被写体１２と感光材料１１までの距離を等しくして、かつ物体光Ｌ２の感光材料１１上の照射範囲を各被写体１２ごとに相違させることにより、感光材料１１上の別個の場所に各被写体１２に応じた複数の干渉縞を形成することができる。参照光は、可干渉性をもつレーザ光であり、例えば５３２ｎｍで発振するＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State;半導体励起固体）レーザから出射されるレーザ光を参照光として用いることができる。

次に、図２Ｂに示すように、Ｈ１ホログラム１３に参照光Ｌ３の入射側と反対側から参照光Ｌ３と反対方向に進む再生照明光Ｌ４を照射する。これにより、Ｈ１ホログラム１３から物体光Ｌ５が出射されて、Ｈ１ホログラム１３と被写体１２との距離だけ離れた位置に再生像１２ａが結像される。そこで、この位置に感光材料１４を配置して、Ｈ１ホログラム１３とは反対側から参照光Ｌ６を照射する。これにより、感光材料１４上で、参照光Ｌ６と物体光Ｌ５が干渉し合って干渉縞が形成され、Ｈ２ホログラム１５が作製される。このＨ２ホログラム１５がリップマンホログラム層９となる。

フーリエ変換ホログラム層６と上述した図２Ａと図２Ｂの工程にて作製されたリップマンホログラム層９とは、図１に示すように、透明接着層８にて層方向に接着される。リップマンホログラム層９は、フーリエ変換ホログラム層６よりも、光の入射面に近い側に配置するのが望ましい。その理由は、フーリエ変換ホログラム層６の上面には反射層７が形成されており、フーリエ変換ホログラム層６の下方にリップマンホログラム層９が配置されていると、リップマンホログラム層９に光が届かないためである。なお、フーリエ変換ホログラム層６の表面を覆う反射層７の一部は、デメタライズ処理により部分的に除去されていてもよい。この場合は、例外的に、フーリエ変換ホログラム層６の下方にリップマンホログラム層９を配置することができる。

図１に示すように、リップマンホログラム層９をフーリエ変換ホログラム層６よりも入射光側に配置した場合には、リップマンホログラム層９の表面にカバーガラス１０を配置して、リップマンホログラム層９を保護する。また、フーリエ変換ホログラム層６のリップマンホログラム層９側とは反対側には、基材層５が配置され、この基材層５の表面には接着層４を介してガラス層３が配置されている。このガラス層３は保護層として機能する。なお、基材層５は、フーリエ変換ホログラム層６に対してリップマンホログラム層９側に配置してもよい。

図１の原版２は、図３に示すような複製機２１を用いてホログラム記録部材２２に複製される。図３の複製機２１は、記録部材供給部２３と、剥離供給ヘッド２４と、第１セパレータ巻取部２５と、記録部材巻取部２６と、保護フィルム操出部２７と、第２セパレータ巻取部２８とを有する。

記録部材供給部２３は、セパレータ２２ａが貼り付けられたホログラム記録部材２２を多重に巻き付けたロール体２３ａから、ニップローラ２９に案内されて、ホログラム記録部材２２を供給する。剥離供給ヘッド２４は、ホログラム記録部材２２からセパレータ２２ａを剥離する。ラミローラ３５は記録部材２２を原版２に貼り付ける。第１セパレータ巻取部２５は、剥離されたセパレータ２２ａを巻き取る。記録部材巻取部２６は、複製後のホログラム記録部材２２を巻き取る。保護フィルム操出部２７は、複製済のホログラム記録部材２２の表面に貼り付ける保護フィルム２７ａを供給する。保護フィルム２７ａにセパレータ２７ｂが貼り付けられている場合には、第２セパレータ巻取部２８にてセパレータ２７ｂを巻き取る。

図３の複製機２１では、記録部材供給部２３からホログラム記録部材２２をコマ送りで移動させ、ホログラム記録部材２２からセパレータ２２ａを剥離した後に、剥離供給ヘッド２４が左方向に移動することで、ラミローラ３５により１コマ分のホログラム記録部材２２が原版２の上面に貼り付けられる。図４は原版２の上面にホログラム記録部材２２を配置した状態の断面図である。ホログラム記録部材２２は、感光材料層３１の上に基材層３２が配置された層構成を有する。この状態で、ホログラム記録部材２２の表面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って参照光Ｌ７が入射される。この参照光Ｌ７は、ホログラム記録部材２２を透過して原版２に入射される。参照光Ｌ７の一部は、原版２の内部のリップマンホログラム層９にて回折されて、この回折光と参照光Ｌ７とがホログラム記録部材２２内の感光材料層３１にて干渉して干渉縞が形成される。また、参照光Ｌ７の他の一部は、リップマンホログラム層９を透過してフーリエ変換ホログラム層６の凹凸の表面に形成された反射層７にて回折されて、この回折光と参照光Ｌ７とがホログラム記録部材２２内の感光材料層３１にて干渉して干渉縞が形成される。

このように、ホログラム記録部材２２の感光材料層３１には、リップマンホログラム層９による干渉縞（第２の干渉縞）とフーリエ変換ホログラム層６による干渉縞（第１の干渉縞）とが重畳して形成される。

１コマ分の複製が終了すると剥離供給ヘッド２４が図３の右方向に移動することで、ラミローラ３５により１コマ分のホログラム記録部材２２が原版２から剥離される。１コマ分のホログラム記録部材２２の表面には、保護フィルム操出部２７から繰り出された保護フィルム２７ａがニップローラ３３にて圧着された後に記録部材巻取部２６にて巻き取られる。このとき、ホログラム記録部材２２から１コマ分のセパレータ２２ａが剥離されて、第１セパレータ巻取部２５に巻き取られる。次に、剥離供給ヘッド２４が左方向に移動することで、原版２に１コマ分の新たなホログラム記録部材２２が配置されることになる。以上の工程を経て、図３の複製機２１にて、本実施形態によるホログラム素子１が作製される。

このように、図３の複製機２１は、同一の参照光Ｌ７を用いて、原版２のリップマンホログラム層９に応じた干渉縞とフーリエ変換ホログラム層６に応じた干渉縞とを、ホログラム記録部材２２の同一の感光部材に重畳して形成するため、本実施形態によるホログラム素子１を効率よく作製でき、作業性が向上し、品質を均一化させた状態で大量生産を行うことができる。

ホログラム記録部材２２の表面の法線方向に対する参照光Ｌ７の入射角度を制御することにより、フーリエ変換ホログラム再生像の色合いを調整できる。図５Ａ及び図５Ｂは、フーリエ変換ホログラム再生像の一例を示す図であり、図５Ａは入射角度が３０°、図５Ｂは入射角度が４０°の例を示している。図５Ａと図５Ｂはカラーをモノクロ化して図示しているためわかりづらいが、図５Ａは緑で視認されるのに対し、図５Ｂは赤っぽい色で視認される。また、図５Ｂでは、色分散を起こしていることが分かる。

一方、リップマンホログラム再生像（体積反射型ホログラム再生像とも呼ぶ）は、複製時の参照光Ｌ７の入射角度を変化させても、色合いは変化しない。

図６Ａ及び図６Ｂは本実施形態によるホログラム素子１の再生方法を説明する図であり、図６Ａはリップマンホログラム再生像４１の再生方法、図６Ｂはフーリエ変換ホログラム再生像４２の再生方法を示している。図６Ａ及び図６Ｂのホログラム素子１は、フーリエ変換ホログラム再生像４２に変換される干渉縞とリップマンホログラム再生像４１に変換される干渉縞とが重畳して形成されるホログラム層４５の両面側にＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）層４６，４７を積層した断面構造を有する。ＰＥＴ層４６，４７はホログラム層４５の保護層として機能する。ＰＥＴ層４６，４７以外の可視光透過性のある材料を用いて保護層を形成してもよい。

リップマンホログラム再生像４１を再生する場合には、図６Ａに示すように、ホログラム素子１の表面の法線方向に対して所定の入射角度の方向に沿って再生照明光Ｌ８を照射した状態で、観察者はホログラム素子１の表面の法線方向に視線を向ける。これにより、観察者は、ホログラム素子１の表面近傍にリップマンホログラム再生像４１を観察することができる。

再生照明光Ｌ８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光、レーザ光又は白熱光などであり、基本的には光源４３の種類は問わない。ただし、リップマンホログラム再生像４１の色成分の波長を含む光である必要がある。例えば、リップマンホログラム再生像４１が緑色である場合には、緑色の波長帯域を含む再生照明光Ｌ８を照射する必要がある。再生照明光Ｌ８の波長成分にリップマンホログラム再生像４１の色成分の波長が含まれていない場合には、所定の方向からリップマンホログラム再生像４１を観察できなくなる。なお、再生照明光Ｌ８の入射角度は、複製時に使用した参照光Ｌ７の入射角度と多少異なっていてもよい。

観察者がホログラム素子１の表面の法線方向から傾斜した方向からホログラム素子１に視線を向けた場合でも、観察者は、法線方向から観察した場合と同色のリップマンホログラム再生像４１を観察することができる。

再生照明光Ｌ８の正反射光の方向とリップマンホログラム再生像４１の再生方向とは、互いに異なるオフアクシスの関係にある。ここで、オフアクシスとは、軸がずれていることを意味し、再生照明光Ｌ８の正反射光の方向と体積反射型ホログラム再生像４１の再生方向とが互いに異なることを指す。これに対して、再生照明光Ｌ８の正反射光の方向とフーリエ変換ホログラム再生像４２の再生方向とは、同方向である。

フーリエ変換ホログラム再生像４２を再生する場合には、図６Ｂに示すように、ホログラム素子１の表面から離隔した位置に点光源４４を配置して点灯した状態で、観察者はホログラム素子１の表面の法線方向に視線を向ける。これにより、観察者は、ホログラム素子１の表面よりも奥に映り込んだ点光源の鏡像（反射光）と同一平面内にフーリエ変換ホログラム再生像４２を観察することができる。点光源４４は、ＬＥＤ光、レーザ光又は白熱光などであり、基本的には点光源４４の具体的な種類は問わない。ただし、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色成分の波長を含む光である必要がある。

フーリエ変換ホログラム再生像４２を再生するための干渉縞は、波長選択性を持っており、再生照明光Ｌ９が例えば白色光であっても、単色性の光で再生できる。また、複製時の参照光Ｌ７の入射角度によって、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色合いが変化する。より詳細には、複製時のホログラム記録部材の表面の法線方向に対する参照光Ｌ７の入射角度が大きくなるほど、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色合いの変化の度合いが大きくなる。さらに、再生段階での再生照明光の入射角度と観察方向を変えることによっても、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色合いが変化する。

図７は図３の複製機２１で複製したホログラム素子１に再生照明光Ｌ９を照射して再生させたフーリエ変換ホログラム再生像４２の評価結果を示すｘｙ色度図、図８Ａ及び図８Ｂは測定条件を示す図である。図７のｘｙ色度図のＧ点に近づくほど緑に近い色になり、Ｂ点に近づくほど青に近い色になり、Ｒ点に近づくほど赤に近い色になる。

図７のｘｙ色度図は、色彩輝度計（コニカミノルタ製ＣＳ－２００）を用いた評価結果を示している。図７の色度分布図には、図８Ａに示すように、ホログラム素子１の表面の法線方向に対して２０°の入射角度から再生照明光Ｌ９を照射した状態で、法線方向に対して－２０°の方向に観察者が視線を向けた場合に観察される図８Ｂに示すフーリエ変換ホログラム再生像４２の測定点Ｐの色度がプロットされている。より詳細には、図７のｘｙ色度図には、複製時の参照光Ｌ７の入射角度が０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°のときの色度がプロットされている。

図７のｘｙ色度図からわかるように、複製時の参照光Ｌ７の入射角度が大きくなるほど、フーリエ変換ホログラム再生像４２は赤っぽくなり、参照光Ｌ７の入射角度が小さくなるほど、フーリエ変換ホログラム再生像４２は緑っぽくなる。

このように、複製時の参照光Ｌ７の入射角度を調整することで、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色合いを最適化できる。また、参照光Ｌ７の入射角度によっては、フーリエ変換ホログラム再生像４２の色合いが部分的に相違する色分散が生じる。この色分散によって、フーリエ変換ホログラム再生像４２の少なくとも一部がグラデーションカラーで観察されることもありえる。

フーリエ変換ホログラム再生像４２とリップマンホログラム再生像４１は、文字、記号、模様、絵柄などの任意の情報を含んでいてもよい。具体的な一例としては、フーリエ変換ホログラム再生像４２とリップマンホログラム再生像４１は、文字、記号、模様、絵柄を含むセキュリティ情報を含んでいてもよい。この種のセキュリティ情報は、例えば偽造防止用途に用いることができる。

本実施形態によるホログラム素子１は、種々の用途に用いることができる。本実施形態によるホログラム素子１の代表的な用途としては、ラベル体、転写箔体、カード埋め込み体等として用いられるホログラムシート、情報記録媒体などが考えられるが、他の種々の用途にも適用可能である。

図９は本実施形態によるホログラム素子１を備えたラベル体５１の断面図である。図９のラベル体５１は、保護フィルム層５２で表面が覆われたホログラム層４５の下方に、順に接着層５３、黒着色のＰＥＴ層５４、接着層５５、セパレータ５６を積層した断面構造を有する。ホログラム層４５には、フーリエ変換ホログラム再生像４２に変換される干渉縞とリップマンホログラム再生像４１に変換される干渉縞とが重畳して形成されている。ホログラム層４５に保護フィルム層５２を貼合し、ＵＶ光でホログラム層４５を硬化させた後に、接着層５３を介して黒着色のＰＥＴ層５４を接着し、その後に、さらに接着層５５を介してセパレータ５６を接着する。セパレータ５６は、ラベル体５１を種々の媒体に貼合する際に剥離される。なお、図９に示す各層の間には、必要に応じて、密着性の向上や剥離性等の機能を持った不図示の機能層を介在させてもよい。

図１０は本実施形態によるホログラム素子１を備えた転写箔体６１の断面図である。図１０の転写箔体６１は、ホログラム層４５の上に付着される剥離層６２を備えた基材層６９と、ホログラム層４５の下に配置されるヒートシール層６３とを備えている。図１０の転写箔体６１を種々の媒体の上に載置して、基材層６９の上から熱圧着すると、ヒートシール層６３が熱溶融して、ホログラム層４５が媒体に接着される。その後、基材層６９を剥離する。これにより、媒体上にホログラム層４５を転写することができる。なお、図１０に示す各層の間には、必要に応じて、密着性の向上や剥離性等の機能を持った不図示の機能層を介在させてもよい。

図１１は本実施形態によるホログラム素子１を備えたカード埋め込み体６５として用いられるホログラムシートの断面図である。図１１のカード埋め込み体６５は、保護フィルム層６６で表面が覆われたホログラム層４５の下方に、ヒートシール層６７が配置され、その下方にセパレータ６８が配置されている。図１２Ａはカード７０の平面図、図１２Ｂはカード７０の断面図である。図１１のカード埋め込み体６５は、カード７０内に埋め込まれる。カード７０に埋め込む際には、カード埋め込み体６５からセパレータ６８を剥離して、カードコアシート７１にヒートシール層６７を接触させた状態で、カードオーバーシート７２を積層し、上から熱圧着する。これにより、ヒートシール層６７が熱溶融して、ホログラム層４５がカードコアシート７１に接着される。また、カードコアシート７１に凹部を設けて、そこにカード埋め込み体６５を配置してもよい。なお、図１１に示す各層の間には、必要に応じて、密着性の向上や剥離性等の機能を持った不図示の機能層を介在させてもよい。

なお、カード埋め込み体６５等として用いられるホログラムシートは、図１２Ｂの層構成に加えて、レーザ印字層７３を備えていてもよい。図１２Ｃはレーザ印字層７３を備えたカード埋め込み体６５の断面図である。図１２Ｃのカード埋め込み体６５は、図１２Ｂのカード埋め込み体６５のヒートシール層６７とカードコアシート７１との間にレーザ印字層７３を配置した層構成になっている。レーザ印字層７３は、レーザ光の照射により、変色、溶融、炭化、発泡、又は着色等の変質が生じる層である。レーザ印字層７３は、例えば、ポリカーボネート樹脂で形成してもよい。レーザ印字層７３は、カードコアシート７１の全面を覆うように形成されている。レーザ光は、カードオーバーシート層７２の上面側から照射される。レーザ印字層７３へのレーザ印字には、通常は赤外線（IR）レーザが用いられる。IRレーザは、ホログラム層４５に影響を及ぼさないため、レーザ印字層７３中のホログラム層４５と上下に重なる領域にレーザ印字を行うことも可能である。

図１２Ｃのカード埋め込み体６５によれば、ホログラム層４５にてリップマンホログラム再生像４１とフーリエ変換ホログラム再生像４２を再生可能としつつ、レーザ印字層７３にて任意の文字、記号、模様、絵柄等を印字することができる。例えば、図１２Ａの例では、右上のカード埋め込み体６５にてリップマンホログラム再生像４１とフーリエ変換ホログラム再生像４２を再生でき、また、カード埋め込み体６５以外の任意の場所（例えば、Ｘで示した箇所）にレーザ印字層７３による印字を行うことができる。レーザ印字層７３に記録される情報は任意であるが、例えば、レーザ光による部分的な変質により、少なくとも個人情報を記録してもよい。

カード７０は、個人情報や機密情報が記録されたものでもよいし、換金性のある情報が記録されたものでもよいし、その他の用途に用いられるものでもよい。より具体的には、カード７０は、各種のＩＣカード、運転免許証や保険証、会員証などの身分証明機能を有するカード、クレジットカード、デビットカード、鍵機能を有するセキュリティカードなどに適用可能である。

また、カード７０に限らず、種々のサイズの情報記録媒体に本実施形態によるホログラム素子１を内蔵してもよい。情報記録媒体は、紙幣、ＩＤ証、パスポート、金券、チケット、公的文書などの個人情報や機密情報などの各種の情報を記録した媒体や金銭的価値のある媒体である。ＩＤ証は、国民ＩＤ証、免許証、会員証、社員証、学生証などである。

このように、本実施形態では、図１に示す原版２の上にホログラム記録部材２２を配置した状態で、法線方向から傾斜した方向に沿って参照光Ｌ７を入射させることで、ホログラム記録部材２２中の感光材料層３１に、フーリエ変換ホログラム再生像４２を再生させるための干渉縞と、リップマンホログラム再生像４１を再生させるための干渉縞とを重畳して記録できる。このようにして形成したホログラム素子１の表面から離隔した位置に点光源４４を配置して点光源４４を点灯したときにはフーリエ変換ホログラム再生像４２を観察できる。また、ホログラム素子１の法線方向に対して傾斜した方向に沿って再生照明光Ｌ８を入射させたときにはリップマンホログラム再生像４１を観察できる。このように、再生照明光Ｌ８、Ｌ９の照射の仕方を変えることで、同一のホログラム層４５で、リップマンホログラム再生像４１とフーリエ変換ホログラム再生像４２とを再生可能となる。

本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ホログラム素子、２原版、３ガラス層、４接着層、５基材層、６表面レリーフ型フーリエ変換ホログラム層、７反射層、８透明接着層、９リップマンホログラム層、１０カバーガラス、１１感光材料、１２被写体、１３Ｈ１ホログラム、１４感光材料、１５Ｈ２ホログラム、２１複製機、２２ホログラム記録部材、２２ａセパレータ、２３記録部材供給部、２３ａロール体、２４剥離供給ヘッド、２５第１セパレータ巻取部、２６記録部材巻取部、２７保護フィルム操出部、２７ａ保護フィルム、２７ｂセパレータ、３１感光材料層、３２基材層、３３ニップローラ、４１リップマンホログラム再生像、４２フーリエ変換ホログラム再生像、４３，４４光源、４５ホログラム層、４６，４７ＰＥＴ層、５１ラベル体、５２保護フィルム層、５３接着層、５４ＰＥＴ層、５５接着層、５６セパレータ、６１転写箔体、６２剥離層、６３ヒートシール層、６５カード埋め込み体、６６保護フィルム層、６７ヒートシール層

Claims

入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光の光軸方向とは異なる光軸方向からの第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録されたホログラム層を備え、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、ホログラム素子。
前記第２の再生照明光の入射方向と前記体積反射型ホログラム再生像の再生方向とは、互いに異なるオフアクシスの関係にある、請求項１に記載のホログラム素子。
前記ホログラム層に前記第２の干渉縞を記録した際の参照光の前記入射面の法線方向に対する入射角度に応じて、前記入射面の法線方向にて観察される前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いが変化する、請求項１又は２に記載のホログラム素子。
前記参照光の前記入射角度が大きくなるほど、前記入射面の法線方向にて観察される前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いがより大きく変化する、請求項３に記載のホログラム素子。
前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに、前記第２の再生照明光の反射光の方向に沿って前記入射面を観察すると、前記フーリエ変換ホログラム再生像の色合いが変化する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のホログラム素子。
入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光とは異なる第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録されたホログラム層を備え、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでおり、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、情報記録媒体。
少なくとも、セパレータ上に、接着層、ホログラム層、保護フィルム層が順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光の光軸方向とは異なる光軸方向からの第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、ラベル体。
少なくとも、ヒートシール層上に、ホログラム層、剥離層、および基材層が順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光の光軸方向とは異なる光軸方向からの第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、転写箔体。
少なくとも、カードコアシート上に、ヒートシール層、ホログラム層、保護フィルム層、およびカードオーバーシートが順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光の光軸方向とは異なる光軸方向からの第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでおり、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、カード。
前記カードコアシートと前記ヒートシール層との間に配置され、所定の周波数のレーザ光にて変質するレーザ印字層を備えることを特徴とする請求項９に記載のカード。
前記レーザ印字層は、前記カードコアシートの全面を覆うように配置され、
前記ホログラム層は、前記レーザ印字層の一部の上に配置される、請求項１０に記載のカード。
前記レーザ印字層には、少なくとも個人情報が、前記レーザ光による部分的な変質により記録されていることを特徴とする、請求項１０に記載のカード。
少なくとも、基材シート上に、ヒートシール層、ホログラム層、保護フィルム層、およびオーバーシートが順次積層され、前記ホログラム層は入射面から離隔して配置される点光源からの第１の再生照明光を入射させたときにフーリエ変換ホログラム再生像に変換される第１の干渉縞と、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第１の再生照明光の光軸方向とは異なる光軸方向からの第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに体積反射型ホログラム再生像に変換される第２の干渉縞とが重畳して記録され、
前記フーリエ変換ホログラム再生像及び前記体積反射型ホログラム再生像の少なくとも一方は、所定の情報を含んでおり、
前記フーリエ変換ホログラム再生像は、前記点光源からの前記第１の再生照明光を前記入射面の法線方向から照射したときに前記入射面の法線方向にて観察され、
前記体積反射型ホログラム再生像は、前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に沿って前記第２の再生照明光を前記入射面に入射させたときに前記入射面の法線方向にて観察される、ホログラムシート。