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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】光学素子、転写箔、および、認証体
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20241112BHJP
B42D 25/324 20140101ALI20241112BHJP
B42D 25/328 20140101ALI20241112BHJP
G07D 7/207 20160101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
B42D25/324
B42D25/328
G07D7/207
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2023132223
(22)【出願日】2023-08-15
(62)【分割の表示】P 2019014299の分割
【原出願日】2019-01-30
(65)【公開番号】P2023160830
(43)【公開日】2023-11-02
【審査請求日】2023-09-13
(31)【優先権主張番号】P 2018053545
(32)【優先日】2018-03-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 華子
(72)【発明者】
【氏名】杉原 啓太郎
(72)【発明者】
【氏名】小手川 智子
(72)【発明者】
【氏名】籠谷 彰人
【審査官】池田 博一
(56)【参考文献】
【文献】特表２００５－５１４６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４７７１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００９－０７５１６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１９０６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０８６１９３６３（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ５／１８
Ｂ４２Ｄ ２５／３２４
Ｂ４２Ｄ ２５／３２８
Ｇ０７Ｄ ７／２０７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１層と、前記第１層に接する第２層と、前記第２層に接する第３層とを備え、各層が光透過性を有し、前記第２層に対して前記第３層とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、前記反対側から観察される光学素子であって、前記第１層は、前記第２層に接する第１面の少なくとも一部にサブ波長格子を含む樹脂製の層であり、
前記第２層は、前記第１層の前記第１面に接する第２面が前記サブ波長格子に追従した凹凸状であり、前記第１層の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層であり、
前記第３層は、前記第２層よりも屈折率が低い樹脂製の層であり、
前記光学素子は、複数の反射面を含み、前記複数の反射面が並ぶ方向において互いに隣り合う前記反射面間の距離であるピッチが、前記サブ波長格子のピッチよりも大きいレリーフ面を含むレリーフ層を含み、
前記レリーフ層は、前記各層のいずれかであり、
前記サブ波長格子は、正反射方向を含む反射方向に前記サブ波長格子の格子周期に固有の色を呈する有色像を表示し、
前記レリーフ面は、前記正反射方向とは異なる方向を含む反射方向に白色の反射光による反射像を表示するように、前記レリーフ面が含む各反射面が構成され、
前記光学素子は、前記有色像および前記反射像を表示しない第１状態、前記有色像を主として表示する第２状態、前記反射像を主として表示する第３状態を有し、
前記光学素子が広がる平面と、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が観察角度であり、
前記光学素子は、前記観察角度に応じて各状態のいずれかを有し、
前記サブ波長格子は、第１方向に沿って繰り返されるパターン群を含み、前記パターン群は、第１格子パターン、第２格子パターン、および、第３格子パターンを含み、各パターン群において、前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンが、前記第１方向に沿って並び、
前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンは、前記第１方向に沿う断面構造において、１つの山部が２つの谷部によって挟まれた形状を有し、
前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンにおいて、格子周期が互いに異なり、前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンにおける前記格子周期の差が２０ｎｍ以下であり、
前記第１面と対向する平面視において、前記サブ波長格子の位置と前記レリーフ面の位置とが互いに異なる
光学素子。
【請求項2】
第１層と、前記第１層に接する第２層と、前記第２層に接する第３層とを備え、各層が光透過性を有し、前記第２層に対して前記第３層とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、前記反対側から観察される光学素子であって、前記第１層は、前記第２層に接する第１面の少なくとも一部にサブ波長格子を含む樹脂製の層であり、
前記第２層は、前記第１層の前記第１面に接する第２面が前記サブ波長格子に追従した凹凸状であり、前記第１層の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層であり、
前記第３層は、前記第２層よりも屈折率が低い樹脂製の層であり、
前記光学素子は、前記第１面および前記第２面とは異なるレリーフ面であって、複数の反射面を含み、前記複数の反射面が並ぶ方向において互いに隣り合う前記反射面間の距離であるピッチが、前記サブ波長格子のピッチよりも大きい前記レリーフ面を含むレリーフ層をさらに備え、
前記サブ波長格子は、前記サブ波長格子の格子周期に固有の色を呈する有色像を正反射方向に表示し、
前記レリーフ面は、前記正反射方向とは異なる方向に白色の反射光による反射像を表示するように、前記レリーフ面が含む各反射面が構成され、
前記光学素子は、前記有色像および前記反射像を表示しない第１状態、前記有色像を主として表示する第２状態、前記反射像を主として表示する第３状態を有し、
前記光学素子が広がる平面と、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が観察角度であり、
前記光学素子は、前記観察角度に応じて各状態のいずれかを有し、
前記サブ波長格子は、第１方向に沿って繰り返されるパターン群を含み、
前記パターン群は、第１格子パターン、第２格子パターン、および、第３格子パターンを含み、各パターン群において、前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンが、前記第１方向に沿って並び、
前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンは、前記第１方向に沿う断面構造において、１つの山部が２つの谷部によって挟まれた形状を有し、
前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンにおいて、格子周期が互いに異なり、前記第１格子パターン、前記第２格子パターン、および、前記第３格子パターンにおける前記格子周期の差が２０ｎｍ以下であり、
前記第１面と対向する平面視において、前記サブ波長格子の位置と前記レリーフ面の位置とが互いに異なる
光学素子。
【請求項3】
前記反射像が観察される前記観察角度の範囲が、前記有色像が観察される前記観察角度の範囲よりも大きい請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項4】
前記有色像と前記反射像とは、互いに相関性を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項5】
前記反射像は、前記有色像よりも外側に位置し、かつ、前記有色像の輪郭に沿う形状を有する請求項４に記載の光学素子。
【請求項6】
前記有色像および前記反射像のうちの一方が、所定の記号または所定の物体の形状を有し、前記有色像および前記反射像のうちの他方が、当該形状を表す文字である
請求項４に記載の光学素子。
【請求項7】
前記有色像は、前記反射像とともに一組の物体を形成する形状を有する請求項４に記載の光学素子。
【請求項8】
前記第２層が、前記レリーフ層であり、前記第２層は、前記第２面とは反対側の面として前記レリーフ面を含む
請求項１に記載の光学素子。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光学素子と、前記光学素子を被転写体に接着させるための接着層と、を含む接着体を備える転写箔。
【請求項10】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光学素子を備える認証体。
【請求項11】
所定の情報を表示する表示層をさらに備える請求項１０に記載の認証体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学素子、転写箔、および、認証体に関する。
【背景技術】
【0002】
商品券などの有価証券、紙幣、および、クレジットカードの偽造の防止、および、商品のブランドプロテクションを目的として、ホログラム、回折格子、および、多層干渉膜などを用いた光学素子がこれらの物品に付される。こうした光学素子の製造は容易でないため、光学素子は、光学素子が付された物品の偽造を防止する効果を有する。
【0003】
上述した光学素子として、光学素子の真贋を判定するときに、特別な検証器具を用いることなく目視のみによって判定が可能な光学素子が広く用いられている。なかでも、光学素子を観察する角度に応じて、光学素子が視認される色や、光学素子が表示する像が変化するものが広く用いられている。このうち、光学素子を観察する角度に応じて色が変化する光学素子には、上述した回折格子や多層干渉膜などを挙げることができる。
【0004】
回折格子および多層干渉膜は、これらの光学素子を観察する角度を変化させると、光学素子が観察者によって視認される色が連続的に変化する特徴を有する。このように複数の色が観察者によって観察されるため、真贋判定において光学素子が真正の光学素子であると判定する上で視認するべき色を明文化しにくい。また、光学素子の真贋を判定する上で、光学素子を観察する角度のなかで、適切な角度の範囲が観察者に分かりにくい。
【0005】
こうした問題を解決するために、所定の色に発色する光学素子として、サブ波長格子が用いられている。サブ波長格子において、微細な構造の周期が可視光の波長以下である。サブ波長格子は、サブ波長格子に入射した光のなかで、特定の波長の光のみを正反射方向に射出する特性を有する。そのため、サブ波長格子によれば、観察者は、正反射方向以外の方向からサブ波長格子を観察したときには所定の色を有した光を視認することができない。そのため、サブ波長格子によれば、回折格子や多層干渉膜とは異なり、サブ波長格子を観察するべき角度や、その角度において視認される色を規定することができる。それゆえに、サブ波長格子の真贋判定の方法を明文化することができる。こうしたサブ波長格子を用いた偽造防止用の光学素子には、例えば、特許文献１に記載の光学素子を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特表２０１３－５２７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、特許文献１に記載の光学素子では、第１の色が視認される第１の角度において光学素子を視認した後に、光学素子が広がる平面に対する法線を回転軸として、光学素子を回転させる。そして、第２の色が視認される第２の角度において光学素子を視認することによって、光学素子の真贋を判定する。
【0008】
ここで、光学素子を回転させるために観察者が行う手の動作は、光学素子を傾ける動作に比べて自然な動作ではない。そのため、観察者による判定作業の作業性が低くなりやすく、これによって、判定の効率も低くなりやすい。また、サブ波長格子は、上述したように、正反射方向にのみ所定の色を有した光を放出する。そのため、観察者が光学素子を手に取った瞬間、あるいは、観察者が光学素子を平面上に載置し、次いで光学素子を観察した瞬間に、観察者が、光学素子が呈する色を視認できる可能性は低い。それゆえに、観察者は、光学素子が呈する色が視認できる角度を見つけた後に、光学素子を回転させ、さらに、光学素子を回転させた後にも、光学素子が呈する色が視認できる角度を見つける必要がある。結果として、観察者が光学素子の真贋を判定するまでに時間を要するため、より容易に真贋を判定することが可能な光学素子が求められている。
【0009】
本発明は、真贋の判定を容易に行うことを可能とした光学素子、転写箔、および、認証体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するための光学素子は、第１層と、前記第１層に接する第２層と、前記第２層に接する第３層とを備え、各層が光透過性を有し、前記第２層に対して前記第３層とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、前記反対側から観察される光学素子であって、前記第１層は、前記第２層に接する第１面の少なくとも一部にサブ波長格子を含む樹脂製の層であり、前記第２層は、前記第１層の前記第１面に接する第２面が前記サブ波長格子に追従した凹凸状であり、前記第１層の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層であり、前記第３層は、前記第２層よりも屈折率が低い樹脂製の層であり、前記光学素子は、複数の反射面を含み、互いに隣り合う前記反射面間のピッチが、前記サブ波長格子のピッチよりも大きいレリーフ面を含むレリーフ層を含み、前記レリーフ層は、前記各層のいずれかであり、前記サブ波長格子は、正反射方向を含む反射方向に前記サブ波長格子の格子周期に固有の色を呈する有色像を表示し、前記レリーフ面は、前記正反射方向とは異なる方向を含む反射方向に白色の反射光による反射像を表示し、前記光学素子は、前記有色像および前記反射像を表示しない第１状態、前記有色像を主として表示する第２状態、前記反射像を主として表示する第３状態を有し、前記光学素子が広がる平面と、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が観察角度であり、前記光学素子は、前記観察角度に応じて各状態のいずれかを有する。
【0011】
上記課題を解決するための光学素子は、第１層と、前記第１層に接する第２層と、前記第２層に接する第３層とを備え、各層が光透過性を有し、前記第２層に対して前記第３層とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、前記反対側から観察される光学素子であって、前記第１層は、前記第２層に接する第１面の少なくとも一部にサブ波長格子を含む樹脂製の層であり、前記第２層は、前記第１層の前記第１面に接する第２面が前記サブ波長格子に追従した凹凸状であり、前記第１層の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層であり、前記第３層は、前記第２層よりも屈折率が低い樹脂製の層であり、前記光学素子は、前記第１面および前記第２面とは異なるレリーフ面であって、複数の反射面を含み、互いに隣り合う前記反射面間のピッチが、前記サブ波長格子のピッチよりも大きい前記レリーフ面を含むレリーフ層をさらに備え、前記サブ波長格子は、前記サブ波長格子の格子周期に固有の色を呈する有色像を正反射方向に表示し、前記レリーフ面は、前記正反射方向とは異なる方向に白色の反射光による反射像を表示し、前記光学素子は、前記有色像および前記反射像を表示しない第１状態、前記有色像を主として表示する第２状態、前記反射像を主として表示する第３状態を有し、前記光学素子が広がる平面と、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が観察角度であり、前記光学素子は、前記観察角度に応じて各状態のいずれかを有する。
【0012】
上記課題を解決するための転写箔は、上記光学素子と、前記光学素子を被転写体に接着させるための接着層と、を含む接着体を備える。
上記課題を解決するための認証体は、上記光学素子を備える。
上記課題を解決するための認証体は、上記光学素子を備える。
【0013】
上記各構成によれば、光学素子は、白色の反射光によって形成される反射像、すなわち無彩色の像と、特定の波長を有した光によって形成される有色像、すなわち有彩色の像とを表示する。ここで、無彩色の像と有彩色の像との判別は、無彩色の第１像と無彩色の第２像とを判別したり、有彩色の第１像と有彩色の第２像とを判別したりする場合に比べて、２つの像の判別に個人差が生じにくい。それゆえに、光学素子では、２つの有彩色の像、または、２つの無彩色の像に基づいて、光学素子の真贋を判定させる場合と比べて、真贋の判定に個人差が生じにくく、また、真贋を判定する基準が明文化されやすい。これにより、光学素子によれば、真贋の判定をより容易に行うことが可能である。
【0014】
上記光学素子において、前記反射像が観察される前記観察角度の範囲が、前記有色像が観察される前記観察角度の範囲よりも大きくてもよい。上記構成によれば、有色像が観察される範囲の大きさと、反射像が観察される範囲の大きさとが同じである場合に比べて、光学素子を傾けたときにおいて光学素子が表示する像の変化における画一性が乱される。これにより、光学素子が表示する像による誘目性が高まる。
【0015】
上記光学素子において、前記有色層と前記反射像とは、互いに相関性を有してもよい。上記構成によれば、有色像と反射像とが互いに相関性を有しない場合に比べて、光学素子を観察した観察者に有色像と反射像との相関性を気付かせることによって、観察者の注意を引くことが可能である。
【0016】
上記光学素子において、前記反射像は、前記有色像よりも外側に位置し、かつ、前記有色像の輪郭に沿う形状を有してもよい。上記構成によれば、有色像の輪郭を有色像とは対照的な色彩を有した反射像によって縁取っているため、有色像の輪郭を際立たせることが可能である。これにより、有色像および反射像の誘目性を高めることができる。
【0017】
上記光学素子において、前記有色像および前記反射像のうちの一方が、所定の記号または所定の物体の形状を有し、前記有色像および前記反射像のうちの他方が、当該形状を表す文字でもよい。
【0018】
上記構成によれば、同一の意味を有した有色像と反射像とが、観察角度によって表示されたり表示されなかったりする。そのため、有色像および反射像が意味する内容の認知度、および、有色像および反射像の誘目性を高めることが可能である。
【0019】
上記光学素子において、前記有色像は、前記反射像とともに一組の物体を形成する形状を有してもよい。上記構成によれば、有色像および反射像の誘目性を高めることが可能である。
【0020】
上記光学素子において、前記第２層が、前記レリーフ層であり、前記第２層は、前記第２面とは反対側の面として前記レリーフ面を含んでもよい。
【0021】
上記構成によれば、第２層がサブ波長格子とレリーフ面とを含むため、第１層の屈折率と第２層との屈折率との差によりサブ波長格子での反射率を高め、かつ、第２層の屈折率と第３層の屈折率との差によりレリーフ面での反射率を高めることができる。
【0022】
上記認証体は、所定の情報を表示する表示層をさらに備えてもよい。上記構成によれば、認証体が表示層を備えるため、認証体は、光学素子が表示する有色像と反射像とに加えて、表示層による情報を表示することが可能である。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、真贋の判定を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】第１実施形態の光学素子の構造が概略的に図解された断面図。
【図2】第１実施形態の光学素子の構造が拡大図とともに概略的に図解された平面図。
【図4】第１実施形態の作用が概略的に図解されている。
【図5】第１実施形態の作用が概略的に図解されている。
【図6】第１実施形態の他の実例の構造が拡大図とともに概略的に図解された平面図。
【図7】画素領域における方位角が概略的に図解されている。
【図8】第１実施形態の別の他の実例における構造が拡大図とともに概略的に図解された平面図。
【図10】方位角とサブ波長格子から射出される光の波長との関係が概略的に図解されている。
【図11】方位角とサブ波長格子から射出される光の波長との関係が概略的に図解されている。
【図12】第２実施形態の光学素子における構造が拡大図とともに概略的に図解された断面図。
【図13】第２実施形態の光学素子における他の実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図14】第２実施形態の光学素子における別の他の実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図15】第３実施形態の光学素子における構造が概略的に図解された断面図。
【図16】第４実施形態の光学素子における第１実例の構造が概略的に図解された断面図。
【図17】第４実施形態の光学素子における第２実例の構造が概略的に図解された断面図。
【図18】第５実施形態の光学素子の第１実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図19】第５実施形態の光学素子の第１実例における作用が概略的に図解されている。
【図20】第５実施形態の光学素子の第１実例における第１状態が概略的に図解された平面図。
【図21】第５実施形態の光学素子の第１実例における第２状態が概略的に図解された平面図。
【図22】第５実施形態の光学素子の第１実例における第３状態が概略的に図解された平面図。
【図23】第５実施形態の光学素子の第１実例における第４状態が概略的に図解された平面図。
【図24】第５実施形態の光学素子の第２実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図25】第５実施形態の光学素子における変形の構造を示す断面図。
【図26】第５実施形態の光学素子における変形においてレリーフ面と対向する平面視における量子化位相差構造を示す平面図。
【図29】第５実施形態の光学素子が表示する第１像および第２像の第１実例を示す平面図。
【図30】第５実施形態の光学素子が表示する第１像および第２像の第２実例を示す平面図。
【図31】第５実施形態の光学素子が表示する第１像および第２像の第３実例を示す平面図。
【図32】第６実施形態の光学素子の第１実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図33】第６実施形態の光学素子の第２実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図34】第６実施形態の光学素子の第３実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図35】第６実施形態の光学素子の第４実例における構造が概略的に図解された断面図。
【図36】第７実施形態の転写箔の構造が概略的に図解された断面図。
【図37】第８実施形態の認証体における構造が概略的に図解された平面図。
【図39】第９実施形態の認証体における構造が概略的に図解された断面図。
【図40】第９実施形態の認証体の第１実例における作用が概略的に図解されている。
【図41】第９実施形態の認証体の第１実例における作用が概略的に図解されている。
【図42】第９実施形態の認証体の第１実例における作用が概略的に図解されている。
【図43】第９実施形態の認証体の第１実例における作用が概略的に図解されている。
【図44】第９実施形態の認証体の第２実例における作用が概略的に図解されている。
【図45】第９実施形態の認証体の第２実例における作用が概略的に図解されている。
【図46】第９実施形態の認証体の第２実例における作用が概略的に図解されている。
【発明を実施するための形態】
【0025】
［第１実施形態］
図１から図１１を参照して、光学素子の第１実施形態を説明する。
図１が示すように、光学素子１０は、第１層１１と、第１層１１に接する第２層１２と、第２層１２に接する第３層１３とを備えている。各層は、光透過性を有している。光学素子１０では、第２層１２に対して第３層１３とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、第２層１２に対して第３層１３とは反対側から観察される。光学素子１０において、第１層１１のなかで、第２層１２に接する面とは反対側の面が、観察者によって観察される観察面１０Ｓである。
図１から図１１を参照して、光学素子の第１実施形態を説明する。
図１が示すように、光学素子１０は、第１層１１と、第１層１１に接する第２層１２と、第２層１２に接する第３層１３とを備えている。各層は、光透過性を有している。光学素子１０では、第２層１２に対して第３層１３とは反対側に位置する光源から光が照射されている状態が、第２層１２に対して第３層１３とは反対側から観察される。光学素子１０において、第１層１１のなかで、第２層１２に接する面とは反対側の面が、観察者によって観察される観察面１０Ｓである。
【0026】
第１層１１は、第２層１２に接する表面１１Ｓの少なくとも一部にサブ波長格子１１Ｇを含む樹脂製の層である。第２層１２は、サブ波長格子１１Ｇに追従した凹凸状を有している。第２層１２は、第１層１１の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層である。第３層１３は、第２層１２よりも屈折率が低い樹脂製の層である。サブ波長格子１１Ｇは、１つの方向に沿って並ぶ複数の格子パターンＧＰによって構成される。格子パターンＧＰは、１つの方向に沿って複数の凸面と凹面とが１つずつ交互に並んでいるものとできる。各凸面と各凹面は、並んでいる方向と直交方向を長軸とする長細いものとできる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、格子パターンＧＰの周期は、可視波長未満とできる。実例として、格子パターンＧＰの周期は、６８０ｎｍ未満とできる。また、格子パターンＧＰの周期は、可視光の最短波長以下としてもよい。すなわち、格子パターンＧＰの周期は、４００ｎｍ以下としてもよい。サブ波長格子１１Ｇ（以下、サブマイクロ格子ともいう）は、入射した光を回折できる。サブマイクロ格子は、特定の波長の回折した光を、第２層１２中に導ける。第２層１２中に導かれた光は、導波光である。導波光は、入射した光の正反射方向に回折する。つまり、サブマイクロ格子は、入射した光を選択的に正反射方向に射出（emerge）する。
【0027】
第１層１１の屈折率は、第３層１３の屈折率と互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。第１層１１の屈折率と第３層１３の屈折率との差は、０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。第１層１１の屈折率と第２層１２の屈折率との差、および、第３層１３の屈折率と第２層１２の屈折率との差は、それぞれ０．３以上とでき、さらには０．５以上とできる。
【0028】
第１層１１の表面１１Ｓのなかで、サブ波長格子１１Ｇが位置する領域が凹凸面である。本実施形態では、表面１１Ｓの全体が凹凸面であるが、表面１１Ｓの一部のみが凹凸面であってもよい。
【0029】
図２は、観察面１０Ｓと対向する平面視における光学素子１０の構造を示している。なお、以下では、図示および説明の便宜上、観察面１０Ｓと対向する平面視での構造を用いて、第１層１１の表面１１Ｓ、すなわち第１層１１のなかで第２層１２との界面を形成する面について説明する。また、図２では、図示の便宜上、サブ波長格子１１Ｇが備える格子パターンＧＰの延びる方向を直線によって示している。
【0030】
図２が示すように、凹凸面の一実例である表面１１Ｓは、第１領域１１Ｓ１と、表面１１Ｓと対向する平面視において第１領域１１Ｓ１を取り囲む第２領域１１Ｓ２とを含んでいる。本実施形態では、表面１１Ｓは、第１領域１１Ｓ１と第２領域１１Ｓ２とから構成されているが、第１領域１１Ｓ１および第２領域１１Ｓ２以外の領域を含んでもよい。
【0031】
第１領域１１Ｓ１に属するサブ波長格子が、第１サブ波長格子１１Ｇ１である。第２領域１１Ｓ２に属するサブ波長格子が、第２サブ波長格子１１Ｇ２である。第１サブ波長格子１１Ｇ１の方位角と、第２サブ波長格子１１Ｇ２の方位角とが互いに等しい。第１サブ波長格子１１Ｇ１の格子周期と、第２サブ波長格子１１Ｇ２の格子周期とが互いに異なる。サブ波長格子１１Ｇにおける格子周期とは、上述した格子パターンＧＰの周期である。サブ波長格子１１Ｇにおける方位角とは、第１層１１が広がる平面において設定された基準線と、格子パターンＧＰとが形成する角度である。
【0032】
第１領域１１Ｓ１および第２領域１１Ｓ２において、複数の画素領域Ｐｘが区画されている。各画素領域Ｐｘの面積は、０．１ｍｍ２以下であることが好ましい。第１層１１の表面１１Ｓの全体において、複数の画素領域Ｐｘが隙間なく並んでいる。本実施形態では、表面１１Ｓと対向する平面視において、各画素領域Ｐｘは正方形状を有しているが、画素領域Ｐｘは、正三角形状および正六角形状などを有してもよい。また、各画素領域Ｐｘは、多角形状であって、かつ、互いに異なる長さを有した辺を含む形状であってもよい。各画素領域Ｐｘにおいて、一辺の長さは０．３ｍｍ以下であることが好ましい。なお、一辺の長さが０．０８ｍｍ以下であることがより好ましい。この場合には、画素領域Ｐｘの一辺の長さが人の目の分解能よりも小さい値であるため、各画素領域Ｐｘが観察者によって視認されない。これにより、光学素子１０が、高解像度の像を表示することが可能である。
【0033】
図３は、図２におけるＩ‐Ｉ線に沿うサブ波長格子１１Ｇの断面構造を示している。図３では、図示の便宜上、第１サブ波長格子１１Ｇ１の断面構造と、第２サブ波長格子１１Ｇ２の断面構造とを、紙面の上下方向において並べて示している。なお、各サブ波長格子の断面構造は、１つの画素領域Ｐｘに位置するサブ波長格子の断面構造を模式的に示している。また、図３では、図示の便宜上、各サブ波長格子を、平坦面から離れる方向に突出する凸部を構成する面として示している。
【0034】
図３が示すように、第１サブ波長格子１１Ｇ１の格子周期と、第２サブ波長格子１１Ｇ２の格子周期とは互いに異なっている。第１サブ波長格子１１Ｇ１における格子周期が第１周期ｄ１であり、第２サブ波長格子１１Ｇ２における格子周期が第２周期ｄ２である。本実施形態では、第１周期ｄ１が第２周期ｄ２よりも小さいが、第１周期ｄ１が第２周期ｄ２よりも大きくてもよい。本実施形態では、各サブ波長格子は、１つの方向において繰り返す波状を有し、各波がサブ波長格子を構成する格子パターンＧＰである。互いに隣り合う２つの格子パターンＧＰ間の距離が、各サブ波長格子の格子周期である。
【0035】
格子パターンＧＰが並ぶ方向に沿う断面において、第１サブ波長格子１１Ｇ１が含む複数の格子パターンＧＰは、互いに同じ形状を有している。格子パターンＧＰが並ぶ方向に沿う断面において、第２サブ波長格子１１Ｇ２が含む複数の格子パターンＧＰは、互いに同じ形状を有している。
【0036】
サブ波長格子において、サブ波長格子の格子周期に応じて、サブ波長格子から射出される光の波長が変わる。すなわち、サブ波長格子の格子周期に応じて、サブ波長格子を含む光学素子１０が呈する色相、言い換えれば観察者が光学素子１０の色相として視認する色が変わる。
【0037】
図４が示すように、光学素子１０では、光学素子１０の観察面１０Ｓに垂直な平面上において、光源ＬＳと観察者ＯＢとが、観察面１０Ｓの法線に対して対象となるように位置するとき、観察者ＯＢは、光学素子１０が射出するゼロ次回折光を視認することができる。言い換えれば、光学素子１０は、光源ＬＳから入射した入射光に対する正反射の方向に、サブ波長格子１１Ｇの格子周期に応じた波長の光を射出することができる。
【0038】
上述したように、本実施形態において、サブ波長格子の格子周期は、可視光の最短波長以下、すなわち４００ｎｍ以下に設定されている。しかしながら、ゼロ次回折光による特定の波長を有した光のみが特定の方向に射出されるための格子周期は、サブ波長格子の屈折率、および、サブ波長格子に入射する入射光の入射角などによって変わる。以下において、サブ波長格子がゼロ次回折光のみを射出するための条件、言い換えれば、サブ波長格子が１次回折光を射出しないための条件を説明する。
【0039】
反射型の回折格子において、以下の式（１）が成り立つことが知られている。
ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２ ＝ ｍλ／ｎｄ … 式（１）
なお、式（１）において、θ１は回折格子に対する入射光の入射角であり、θ２は回折格子が射出する回折光の回折角であり、ｍは回折光の回折次数である。λは波長であり、ｎは回折格子の屈折率であり、ｄは回折格子の格子周期である。
ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２ ＝ ｍλ／ｎｄ … 式（１）
なお、式（１）において、θ１は回折格子に対する入射光の入射角であり、θ２は回折格子が射出する回折光の回折角であり、ｍは回折光の回折次数である。λは波長であり、ｎは回折格子の屈折率であり、ｄは回折格子の格子周期である。
【0040】
ここで、屈折率ｎが１であり、かつ、回折格子が配置された平面に対して垂直な光が入射したと仮定したときの１次回折光について考える。このとき、入射角θ１は０°であり、回折次数ｍは１である。そのため、これらの数値を式（１）に代入すると、以下の式（２）が導かれる。
【0041】
ｓｉｎθ２ ＝ λ／ｄ … 式（２）
ｓｉｎθ２は－１以上１以下であるため、式（２）における右辺（λ／ｄ）が１よりも大きいとき、式（２）は成り立たない。言い換えれば、右辺（λ／ｄ）が１よりも大きいとき、１次回折光は回折格子から射出されない。したがって、上述した前提のもとでは、回折格子の格子周期が波長よりも小さいときに、回折格子はゼロ次回折光のみを射出する。
ｓｉｎθ２は－１以上１以下であるため、式（２）における右辺（λ／ｄ）が１よりも大きいとき、式（２）は成り立たない。言い換えれば、右辺（λ／ｄ）が１よりも大きいとき、１次回折光は回折格子から射出されない。したがって、上述した前提のもとでは、回折格子の格子周期が波長よりも小さいときに、回折格子はゼロ次回折光のみを射出する。
【0042】
一方で、屈折率が１ではなく、かつ、入射角θ１が０°でない場合には、回折格子がゼロ次以外の次数の回折光を射出する場合もある。例えば、入射角θ１が３０°であり、かつ、波長λが６００ｎｍであると仮定したときの１次回折光について考える。このとき、入射角θ１は３０°であり、波長λは６００ｎｍであり、回折次数ｍは１である。そのため、これらの数値を式（１）に代入すると、以下の式（３）が導かれる。
【0043】
１／２ ＋ ｓｉｎθ２ ＝６００／ｎｄ … 式（３）
ｓｉｎθ２は－１以上１以下であるため、式（３）の左辺（１／２＋ｓｉｎθ２）は－０．５以上１．５以下であり、屈折率ｎと格子周期ｄとの積が０以上４００以下を満たすとき、屈折率ｎと格子周期ｄとの組み合わせによって、回折格子が１次回折光を射出する。例えば、１次回折光が射出されるときの屈折率ｎと格子周期ｄとの組み合わせ（ｎ，ｄ）は、以下の通りである。
ｓｉｎθ２は－１以上１以下であるため、式（３）の左辺（１／２＋ｓｉｎθ２）は－０．５以上１．５以下であり、屈折率ｎと格子周期ｄとの積が０以上４００以下を満たすとき、屈折率ｎと格子周期ｄとの組み合わせによって、回折格子が１次回折光を射出する。例えば、１次回折光が射出されるときの屈折率ｎと格子周期ｄとの組み合わせ（ｎ，ｄ）は、以下の通りである。
【0044】
（ｎ，ｄ） ＝ （１，４００）、（１．５，２００）、（２，１００）
このように、回折格子の屈折率ｎによっては、回折格子の格子周期ｄが波長λ以下であっても、１次回折光やより高次の回折光が射出されることがある。言い換えれば、回折格子の格子周期ｄと、回折格子の屈折率ｎとの調整によって、回折格子がゼロ次回折光を射出する一方で、ゼロ次回折光よりも高次の回折光を射出しないように回折格子を構成することが可能である。
このように、回折格子の屈折率ｎによっては、回折格子の格子周期ｄが波長λ以下であっても、１次回折光やより高次の回折光が射出されることがある。言い換えれば、回折格子の格子周期ｄと、回折格子の屈折率ｎとの調整によって、回折格子がゼロ次回折光を射出する一方で、ゼロ次回折光よりも高次の回折光を射出しないように回折格子を構成することが可能である。
【0045】
一方で、１次回折光の回折角θ２がゼロ次回折光の回折角θ２よりも大幅に大きくなるように設計することで、観察者に対する回折格子の相対位置が固定された状態において、ゼロ次回折光が観察者によって視認される一方で、１次回折光が観察者によって視認されないように、回折格子を構成することも可能である。これにより、回折格子を形成する材料の選択における自由度や、回折格子の格子周期における自由度を高めることはできる。
【0046】
図５が示すように、光源ＬＳと観察者ＯＢの視点とを固定した状態で、上述した平面と光学素子１０とが、垂直以外の角度で交差するように光学素子１０を傾ける。この場合には、光学素子１０は、観察者ＯＢの視線の方向にはゼロ次回折光を射出しないため、観察者は光学素子１０が射出する特定の波長の光を視認することができない。言い換えれば、観察者は、光学素子１０が呈する色を視認することができない。
【0047】
光学素子１０では、第１サブ波長格子１１Ｇ１および第２サブ波長格子１１Ｇ２の両方において、各サブ波長格子に起因する色の発現と消失とが同時に起こる。そのため、光学素子１０の全体において、特定の色を呈する状態と、特定の色を呈しない状態とが切り替わる。それゆえに、光学素子１０の真贋判定では、光学素子１０が、第１サブ波長格子１１Ｇ１に由来する色を呈する第１領域１１Ｓ１と、第２サブ波長格子１１Ｇ２に由来する色を呈する第２領域１１Ｓ２とを備えるか否かを、一度に把握することができる。結果として、光学素子１０を回転させることによって、光学素子１０が２つの色を呈する状態を有するか否かを判定する場合に比べて、光学素子１０の真贋をより容易に判定することができる。
【0048】
図６は、本実施形態の光学素子１０における他の実例である。図６は、図２と同様、観察面１０Ｓと対向する平面視における光学素子１０の構造を示している。
図６が示すように、複数の画素領域Ｐｘは、表面１１Ｓと対向する平面視において、各画素領域Ｐｘの一部に位置する第１サブ波長格子１１Ｇ１を備える画素領域Ｐｘを含んでもよい。図３を参照して先に説明した実例では、第１サブ波長格子１１Ｇ１は、各画素領域Ｐｘの全体に位置している。これに限らず、各画素領域Ｐｘにおいて、その画素領域Ｐｘの一部のみに第１サブ波長格子１１Ｇ１が位置してもよい。各画素領域Ｐｘにおいて、画素領域Ｐｘの面積に対する第１サブ波長格子１１Ｇ１の面積の比が面積率である。複数の画素領域Ｐｘには、面積率が互いに異なる画素領域Ｐｘが含まれてもよい。
図６が示すように、複数の画素領域Ｐｘは、表面１１Ｓと対向する平面視において、各画素領域Ｐｘの一部に位置する第１サブ波長格子１１Ｇ１を備える画素領域Ｐｘを含んでもよい。図３を参照して先に説明した実例では、第１サブ波長格子１１Ｇ１は、各画素領域Ｐｘの全体に位置している。これに限らず、各画素領域Ｐｘにおいて、その画素領域Ｐｘの一部のみに第１サブ波長格子１１Ｇ１が位置してもよい。各画素領域Ｐｘにおいて、画素領域Ｐｘの面積に対する第１サブ波長格子１１Ｇ１の面積の比が面積率である。複数の画素領域Ｐｘには、面積率が互いに異なる画素領域Ｐｘが含まれてもよい。
【0049】
各画素領域Ｐｘにおける面積率が高いほど、各画素領域Ｐｘの輝度が高い。そのため、複数の画素領域Ｐｘが、面積率が互いに異なる画素領域Ｐｘを含むことによって、第１領域１１Ｓ１が呈する色において、同一の色相において輝度による濃淡を形成することが可能である。これにより、第１領域１１Ｓ１に擬似的な立体像を表示させることが可能でもある。この場合には、第１領域１１Ｓ１が表示すべき立体像における輝度の高低、すなわち階調値に応じて、面積率を決定することができる。
【0050】
本実施形態では、光学素子１０は、第１領域１１Ｓ１の中央から第１領域１１Ｓ１の外縁に向かう方向に沿って、画素領域Ｐｘにおける面積率が小さくなる部分を含み、かつ、第１領域１１Ｓ１の外縁における面積率が最も小さい。
【0051】
【0052】
図７が示すように、光学素子１０の観察面１０Ｓに沿う任意の方向が、Ｘ方向であり、Ｘ方向に直交する方向がＹ方向である。本実施形態では、Ｘ方向が方位角において基準となる方向であり、Ｘ方向と格子パターンが延びる方向とが形成する角度が方位角θである。そのため、第１画素領域Ｐｘ１における方位角θは０°であり、第２画素領域Ｐｘ２における方位角θは４５°である。また、第３画素領域Ｐｘ３における方位角θは９０°であり、第４画素領域Ｐｘ４における方位角θは１３５°である。
【0053】
図８は、図２と同様、観察面１０Ｓと対向する平面視における光学素子１０の構造を示している。
図８が示すように、第１領域１１Ｓ１は、第１要素Ｓ１Ａと、第１要素Ｓ１Ａと隣り合う第２要素Ｓ１Ｂとを含んでいる。各要素Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂは、第１層１１の表面１１Ｓと対向する平面視において、第１領域１１Ｓ１の輪郭に沿う形状を有している。本実施形態では、第１領域１１Ｓ１は、第１要素Ｓ１Ａと第２要素Ｓ１Ｂとから構成され、第１要素Ｓ１Ａが第２要素Ｓ１Ｂよりも外側に位置している。第１要素Ｓ１Ａの輪郭、および、第２要素Ｓ１Ｂの輪郭は、第１領域１１Ｓ１の輪郭に相似な形状である。
図８が示すように、第１領域１１Ｓ１は、第１要素Ｓ１Ａと、第１要素Ｓ１Ａと隣り合う第２要素Ｓ１Ｂとを含んでいる。各要素Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂは、第１層１１の表面１１Ｓと対向する平面視において、第１領域１１Ｓ１の輪郭に沿う形状を有している。本実施形態では、第１領域１１Ｓ１は、第１要素Ｓ１Ａと第２要素Ｓ１Ｂとから構成され、第１要素Ｓ１Ａが第２要素Ｓ１Ｂよりも外側に位置している。第１要素Ｓ１Ａの輪郭、および、第２要素Ｓ１Ｂの輪郭は、第１領域１１Ｓ１の輪郭に相似な形状である。
【0054】
第１サブ波長格子１１Ｇ１のなかで、第１要素Ｓ１Ａに属するサブ波長格子が第１格子Ｇ１Ａである。第１サブ波長格子１１Ｇ１のなかで、第２要素Ｓ１Ｂに属するサブ波長格子が第２格子Ｇ１Ｂである。第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とが互いに等しい。一方で、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとは互いに異なり、かつ、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとの差が、９０°以下である。本実施形態では、第１格子Ｇ１Ａにおける方位角θが０°であり、第２格子Ｇ１Ｂにおける方位角θが４５°である。そのため、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとの差は、４５°である。
【0055】
図９は、図８におけるＩＩ‐ＩＩ線に沿う第１格子Ｇ１Ａの断面構造と、ＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う第２格子Ｇ１Ｂの断面構造とを示している。図９では、図示の便宜上、第１格子Ｇ１Ａの断面構造と、第２格子Ｇ１Ｂの断面構造とを、紙面の上下方向において並べて示している。なお、各格子の断面構造は、１つの画素領域Ｐｘに位置するサブ波長格子の断面構造を模式的に示している。また、図９では、図３と同様、図示の便宜上、各サブ波長格子を、平坦面から離れる方向に突出する凸部を構成する面として示している。
【0056】
図９が示すように、第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とは互いに等しい。すなわち、第１格子Ｇ１Ａの格子周期は第１周期ｄ１であり、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期も第１周期ｄ１である。なお、上述したように互いに隣り合う２つの格子パターンＧＰ間の距離が、各格子の格子周期である。
【0057】
サブ波長格子において、サブ波長格子の格子周期、および、方位角θが互いに等しい２つのサブ波長格子間では、特定の観察点において、２つのサブ波長格子が呈する色は互いに同じである。一方で、サブ波長格子において、サブ波長格子の格子周期が互いに等しい一方で、方位角θが互いに異なる２つのサブ波長格子間では、特定の観察点において、２つのサブ波長格子が呈する色が互いに異なる。すなわち、特定の観察確度において、第１格子Ｇ１Ａが呈する色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とは互いに異なる。図１０および図１１を参照して、第１格子Ｇ１Ａが呈する色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とが互いに異なる理由を説明する。
【0058】
図１０は、方位角θが０°であるサブ波長格子１１Ｇの斜視構造を示している。一方で、図１１は、方位角θが９０°であるサブ波長格子１１Ｇの斜視構造を示している。サブ波長格子１１Ｇへの入射光が含む偏光成分のうち、サブ波長格子１１Ｇの入射面に対して電場が垂直に振動している偏光がｓ偏光である。これに対して、サブ波長格子１１Ｇの入射面に対して電場が平行に振動している偏光がｐ偏光である。なお、入射面とは、サブ波長格子が広がる平面に対して垂直であり、かつ、入射光と反射光とを含む平面である。また、ｓ偏光およびｐ偏光の各々は、サブ波長格子１１Ｇの方位角θには依存しない。言い換えれば、図１０が示すサブ波長格子１１Ｇに入射する入射光であっても、図１１が示すサブ波長格子１１Ｇに入射する入射光であっても、ｓ偏光およびｐ偏光を含む。
【0059】
ここで、回折格子のように溝を有する構造では、溝が延びる方向、すなわち方位角θと電場の振動方向との関係によって、光の波長と、その波長における回折効率との関係が変わる。回折格子に入射した光のなかで、電場の振動方向が回折格子の方位角θと平行な成分がＴＥ波である。一方で、回折格子に入射した光のなかで、電場の振動方向が回折格子の方位角θと直交する成分がＴＭ波である。図１０を参照して先に説明したように、方位角θが０°である回折格子では、電場の振動方向が回折格子の方位角θと平行な成分であるｐ偏光は、ＴＥ波と等しい。これに対して、図１１を参照して先に説明したように、方位角θが９０°である回折格子では、電場の振動方向が回折格子の方位角θと直交する成分であるｓ偏光は、ＴＭ波と等しい。
【0060】
光が、回折格子と回折格子を取り囲む媒質との界面に入射するとき、入射面に対する入射光の偏光方向によって反射率が変わることが知られている。さらに、回折格子において、ＴＥ波とＴＭ波との間では、入射光に含まれる各波長での回折効率が互いに異なることが知られている。そのため、ｓ偏光およびｐ偏光の各々が、ＴＥ波およびＴＭ波のいずれに対応するかによって、どのような波長分布を有した光がゼロ次回折光として回折格子から射出されるかが異なると言える。それゆえに、図１０が示すサブ波長格子１１Ｇが呈する色と、図１１が示すサブ波長格子１１Ｇが呈する色とは互いに異なる。図１０が示すサブ波長格子１１Ｇが呈する色が第１色であり、図１１が示すサブ波長格子１１Ｇが呈する色は第２色とできる。第２色は、第１色とは異なる色である。
【0061】
図８を参照して先に説明した光学素子１０は、第１格子Ｇ１Ａとして図１０が示すサブ波長格子１１Ｇを備えることが可能であり、第２格子Ｇ１Ｂとして図１１が示すサブ波長格子１１Ｇを備えることが可能である。この場合において、第１格子Ｇ１Ａを含む第１要素Ｓ１Ａが第１色を呈し、かつ、第２格子Ｇ１Ｂを含む第２要素Ｓ１Ｂが第２色を呈する状態が、光学素子１０、観察者、および、光源の相対位置における初期位置である。光学素子１０の放線を回転軸として光学素子１０を初期位置から９０°回転させると、第１格子Ｇ１Ａにおいて、ｓ偏光がＴＥ波に対応し、かつ、ｐ偏光がＴＭ波に対応する。これに対して、第２格子Ｇ１Ｂにおいて、ｓ偏光がＴＭ波に対応し、かつ、ｐ偏光がＴＥ波に対応する。これにより、第１要素Ｓ１Ａが第２色を呈し、かつ、第２要素Ｓ１Ｂが第１色を呈する。それゆえに、観察者は、光学素子１０の回転によって、第１要素Ｓ１Ａが呈する色と第２要素Ｓ１Ｂが呈する色とが反転したと認識する。
【0062】
このように、サブ波長格子１１Ｇによれば、サブ波長格子１１Ｇの格子線が延びる方向からサブ波長格子１１Ｇに入射した光と、格子線の延びる方向と直交する方向から入射した光とで、光から見て光学素子１０の屈折率が変わるために、異なる波長の光を射出する。
【0063】
上述したように、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとは、９０°以下であることが以下の理由から好ましい。光学素子１０の観察面１０Ｓと、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が、観察角度である。サブ波長格子が呈する色が視認される観察角度は、光源、観察者、および、光学素子１０の相対的な位置の関係のみに影響される。そのため、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとが互いに異なっても、第１格子Ｇ１Ａが呈する色が視認される観察角度と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とが視認される観察角度とは、互いに等しい。言い換えれば、各格子Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂが呈する色が発現する観察角度と、各格子Ｇ１Ａ，Ｇ１Ｂが呈する色が消失する観察角度とは、２つの格子間において互いに等しい。
【0064】
第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとの差が９０°である場合、第１格子Ｇ１Ａから射出されるゼロ次回折光の波長と、第２格子Ｇ１Ｂから射出されるゼロ次回折光の波長とは互いに異なる。これにより、第１格子Ｇ１Ａが呈する第１色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する第２色とが互いに異なる。第１格子Ｇ１Ａの方位角θと第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとの差を、０°よりも大きくかつ９０°未満の範囲に含まれる角度に設定した場合には、第１格子Ｇ１Ａおよび第２格子Ｇ１Ｂの少なくとも一方が、第１色と第２色との中間色を呈する。第１格子Ｇ１Ａが呈する色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とは、方位角θの差に応じて変わる。そのため、第１格子Ｇ１Ａの方位角θと第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとの差によって、１つの方向に沿って並ぶ画素領域Ｐｘにおいて、各画素領域Ｐｘが呈する色を徐々に変化させたり、互いに隣り合う画素領域Ｐｘ間において、各画素領域Ｐｘが呈する色を急激に変えたりすることができる。
【0065】
なお、サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１格子Ｇ１Ａにおける方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂにおける方位角θとの差が９０°に設定されたときに、第１格子Ｇ１Ａが射出する光の波長と、第２格子Ｇ１Ｂが射出する光の波長との差が最も大きくなる。これに対して、第１格子Ｇ１Ａにおける方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂにおける方位角θとの差を９０°よりも大きくしても、第１格子Ｇ１Ａが射出する光の波長と、第２格子Ｇ１Ｂが射出する光の波長との差は、大きくはならない。
【0066】
加えて、第１格子Ｇ１Ａにおける方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂにおける方位角θとの差が小さいほど、第１格子Ｇ１Ａにおける形状の精度と、第２格子Ｇ１Ｂにおける形状の精度とに差が生じにくい。それゆえに、第１格子Ｇ１Ａにおける方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂにおける方位角θとの差の最大値は、９０°であることが好ましい。
【0067】
以上説明したように、光学素子の第１実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）光学素子１０の真贋判定では、光学素子１０が、第１サブ波長格子１１Ｇ１に由来する色を呈する第１領域１１Ｓ１と、第２サブ波長格子１１Ｇ２に由来する色を呈する第２領域１１Ｓ２とを備えるか否かを、一度に把握することができる。結果として、光学素子１０を回転させることによって、光学素子１０が２つの色を呈する状態を有するか否かを判定する場合に比べて、光学素子１０の真贋をより容易に判定することができる。
（１）光学素子１０の真贋判定では、光学素子１０が、第１サブ波長格子１１Ｇ１に由来する色を呈する第１領域１１Ｓ１と、第２サブ波長格子１１Ｇ２に由来する色を呈する第２領域１１Ｓ２とを備えるか否かを、一度に把握することができる。結果として、光学素子１０を回転させることによって、光学素子１０が２つの色を呈する状態を有するか否かを判定する場合に比べて、光学素子１０の真贋をより容易に判定することができる。
【0068】
（２）各画素領域Ｐｘにおける面積率が高いほど、各画素領域Ｐｘの輝度が高い。そのため、複数の画素領域Ｐｘが、面積率が互いに異なる画素領域Ｐｘを含むことによって、第１領域１１Ｓ１が呈する色において、同一の色相において輝度による濃淡を形成することが可能である。
【0069】
（３）第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとが違いに異なるため、第１格子Ｇ１Ａが呈する色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とが互いに異なる。
【0070】
［第１実施形態の変形］
なお、上述した第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［格子周期］
・第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとが互いに等しく、かつ、第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とが互いに異なってもよい。この場合には、以下に記載の効果を得ることができる。
なお、上述した第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［格子周期］
・第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとが互いに等しく、かつ、第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とが互いに異なってもよい。この場合には、以下に記載の効果を得ることができる。
【0071】
（４）第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とが互いに異なることによって、第１格子Ｇ１Ａが呈する色と、第２格子Ｇ１Ｂが呈する色とが互いに異なる。
なお、第１格子Ｇ１Ａと第２格子Ｇ１Ｂとの間において、方位角θを異ならせる場合に比べて、格子周期を異ならせることによって、第１格子Ｇ１Ａが呈することが可能な色、および、第２格子Ｇ１Ｂが呈することが可能な色の種類を増やすことができる。これにより、光学素子１０が呈する色の自由度が高まる。
なお、第１格子Ｇ１Ａと第２格子Ｇ１Ｂとの間において、方位角θを異ならせる場合に比べて、格子周期を異ならせることによって、第１格子Ｇ１Ａが呈することが可能な色、および、第２格子Ｇ１Ｂが呈することが可能な色の種類を増やすことができる。これにより、光学素子１０が呈する色の自由度が高まる。
【0072】
・第１格子Ｇ１Ａの方位角θと、第２格子Ｇ１Ｂの方位角θとが互いに異なり、かつ、第１格子Ｇ１Ａの格子周期と、第２格子Ｇ１Ｂの格子周期とが互いに異なってもよい。
【0073】
［第２実施形態］
図１２から図１４を参照して、光学素子の第２実施形態を説明する。第２実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子と比べて、サブ波長格子が備える格子パターンの形状が異なる。そのため以下では、こうした相違点について詳しく説明する一方で、第２実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子に対応する構成には、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。なお、以下に参照する図１２から図１４では、図示の便宜上、サブ波長格子を平坦面から離れる方向に突出する凸部が並ぶ構造として示している。また、第２実施形態の光学素子では、観察者によって観察されるサブ波長格子の色が、ゼロ次回折光よりも高次の回折光に基づく場合もある。そのため以下では、サブ波長格子が発色する効果が最も高い効率で現れる角度をｍ次とし、ｍ次における回折光をｍ次回折光とする。
図１２から図１４を参照して、光学素子の第２実施形態を説明する。第２実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子と比べて、サブ波長格子が備える格子パターンの形状が異なる。そのため以下では、こうした相違点について詳しく説明する一方で、第２実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子に対応する構成には、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。なお、以下に参照する図１２から図１４では、図示の便宜上、サブ波長格子を平坦面から離れる方向に突出する凸部が並ぶ構造として示している。また、第２実施形態の光学素子では、観察者によって観察されるサブ波長格子の色が、ゼロ次回折光よりも高次の回折光に基づく場合もある。そのため以下では、サブ波長格子が発色する効果が最も高い効率で現れる角度をｍ次とし、ｍ次における回折光をｍ次回折光とする。
【0074】
サブ波長格子１１Ｇは、上述したように、複数の格子パターンを含んでいる。複数の格子パターンが繰り返される方向が第１方向Ｄ１であり、第１方向Ｄ１と直交する方向が第２方向Ｄ２である。各格子パターンにおいて、第１方向Ｄ１に沿い、かつ、第１層１１が広がる平面に垂直な断面における形状が、断面形状である。各格子パターンは、断面形状が第２方向Ｄ２に沿って連なる形状を有している。複数の格子パターンは、断面形状が互いに異なる格子パターンを含んでいる。以下、本実施形態の光学素子について、より詳しく説明する。
【0075】
図１２が示すように、第１実施形態の光学素子１０と同様、光学素子２０は、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備えている。光学素子２０は、第１方向Ｄ１において、３つの部分を含んでいる。すなわち、光学素子２０は、第１部分２０Ａ、第２部分２０Ｂ、および、第３部分２０Ｃを備えている。第１部分２０Ａ、第２部分２０Ｂ、および、第３部分２０Ｃは、格子パターンが繰り返される方向において、記載の順に並んでいる。
【0076】
サブ波長格子１１Ｇにおいて、各部分に属する複数の格子パターンは、互いに同じ断面形状を有する。一方で、各部分間において、各部分に属する格子パターンの断面形状は、互いに異なっている。サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１部分２０Ａに属する部分が第１格子２０ＡＧであり、第２部分２０Ｂに属する部分が第２格子２０ＢＧであり、第３部分２０Ｃに属する部分が第３格子２０ＣＧである。
【0077】
第１格子２０ＡＧは、複数の第１格子パターンＡＧＰを含んでいる。複数の第１格子パターンＡＧＰは、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。第１格子２０ＡＧの断面形状は、波状である。第１格子２０ＡＧの格子周期は、第１周期ｄ１である。第１格子パターンＡＧＰは、第１方向Ｄ１に沿う断面において、１つの山部が２つの谷部によって挟まれた形状を有している。第１格子パターンＡＧＰは、一方の谷部と山部とを結ぶ斜面と、山部と他方の谷部とを結ぶ斜面とを有している。各斜面は、第１層１１が広がる平面に対して傾きを有している。
【0078】
第１方向Ｄ１に沿う断面において、一方の斜面に対する接線と、複数の谷部を結ぶ直線とが形成する角度が第１接線角度θ１である。なお、複数の谷部を結ぶ直線は、第１層１１の表面にほぼ平行な直線である。また、第１接線角度θ１は、第１層１１が広がる平面と斜面とが形成する角度に等しい。
【0079】
第２格子２０ＢＧは、複数の第２格子パターンＢＧＰを含んでいる。複数の第２格子パターンＢＧＰは、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。第２格子２０ＢＧの断面形状は、波状である。第２格子２０ＢＧの格子周期は、第２周期ｄ２である。第２周期ｄ２は、第１周期ｄ１に等しい。第２格子パターンＢＧＰは、第１格子パターンＡＧＰと同様、第１方向Ｄ１に沿う断面において、１つの山部が２つの谷部によって挟まれた形状を有している。第２格子パターンＢＧＰは、一方の谷部と山部とを結ぶ斜面と、山部と他方の谷部とを結ぶ斜面とを有している。各斜面は、第１層１１が広がる平面に対して傾きを有している。
【0080】
第１方向Ｄ１に沿う断面において、一方の斜面に対する接線と、複数の谷部を結ぶ直線とが形成する角度が第２接線角度θ２である。第２接線角度θ２は、第１接線角度θ１とは異なる角度である。なお、第２接線角度θ２は、第１層１１が広がる平面と斜面とが形成する角度に等しい。本実施形態において、第２接線角度θ２は、第１接線角度θ１よりも小さい。一方で、上述したように、第２格子２０ＢＧの第２周期ｄ２は、第１格子２０ＡＧの第１格子周期ｄ１に等しい。そのため、第１方向Ｄ１に沿う断面において、第２格子パターンＢＧＰの断面形状と、第１格子パターンＡＧＰの断面形状とは互いに異なっている。
【0081】
第３格子２０ＣＧは、複数の第３格子パターンＣＧＰを含んでいる。複数の第３格子パターンＣＧＰは、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。第３格子２０ＣＧの断面形状は、波状である。第３格子２０ＣＧの格子周期は、第３周期ｄ３である。第３周期ｄ３は、第１周期ｄ１および第２周期ｄ２に等しい。第３格子パターンＣＧＰは、第１格子パターンＡＧＰと同様、第１方向Ｄ１に沿う断面において、１つの山部が２つの谷部によって挟まれた形状を有している。第３格子パターンＣＧＰは、一方の谷部と山部とを結ぶ斜面と、山部と他方の谷部とを結ぶ斜面とを有している。各斜面は、第１層１１が広がる平面に対して傾きを有している。
【0082】
第１方向Ｄ１に沿う断面において、一方の斜面に対する接線と、複数の谷部を結ぶ直線とが形成する角度が第３接線角度θ３である。第３接線角度θ３は、第１接線角度θ１とは異なる角度であり、かつ、第２接線角度θ２とも異なる角度である。なお、第３接線角度θ３は、第１層１１が広がる平面と斜面とが形成する角度に等しい。本実施形態において、第３接線角度θ３は、第１接線角度θ１よりも小さく、かつ、第２接線角度θ２よりも小さい。一方で、上述したように、第３格子２０ＣＧの第３周期ｄ３は、第１周期ｄ１および第２周期ｄ２に等しい。そのため、第１方向Ｄ１に沿う断面において、第３格子パターンＣＧＰの断面形状は、第１格子パターンＡＧＰの断面形状、および、第２格子パターンＢＧＰの断面形状の両方と異なっている。
【0083】
すなわち、本実施形態では、各格子パターンにおける上述した断面形状は、第１層１１が広がる平面に対して傾きを有した斜面を含んでいる。そして、複数の格子パターンは、第１層１１に対する斜面の傾斜角が互いに異なる格子パターンを含んでいる。
【0084】
こうしたサブ波長格子１１Ｇによれば、各斜面における接線角度θ１，θ２，θ３を変えることによって、光学素子２０に入射した光が回折する角度を変えることができる。すなわち、第１格子２０ＡＧ、第２格子２０ＢＧ、および、第３格子２０ＣＧの間において、接線角度θ１，θ２，θ３を互いに異ならせることで、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧにおいてｍ次回折光が射出される角度を互いに異ならせることができる。これにより、サブ波長格子１１Ｇの全体において接線角度が等しい場合と比べて、ｍ次回折光が射出される角度の範囲を広げることができる。言い換えれば、観察者がｍ次回折光を観察することが可能な観察角度の範囲を広げることができる。なお、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧにおいて、断面形状が異なる一方で格子周期は等しいため、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧが呈する色はほぼ同じである。それゆえに、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧから射出されたｍ次回折光の集合は白色光を生成しない。
【0085】
第１方向Ｄ１において、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧの幅は３００μｍ以下であることが好ましく、８５μｍ以下であることがより好ましい。各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧの幅が３００μｍ以下であることによって、人の目の分解能では、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧを分離することができない。それゆえに、観察者は、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧが、互いに異なる角度で光を回折していると認識することはできない。
【0086】
なお、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧの幅は、以下の理由から８５μｍ以下であることがより好ましい。一般に、視力が１．０である人が、観察対象から５ｍ離れた位置から視覚１分で分離することが可能な間隔は、１．４５４ｍｍであることが知られている。こうした事項は、ランドルト環を用いて説明されている。なお、１分は、１°の６０分の１である。観察者が光学素子２０から３０ｃｍ離れた位置から光学素子２０を観察すると仮定した場合、観察者の目によって分離することが可能な間隔、すなわち分解能Ｒは、以下の式（４）から導出することができる。
【0087】
Ｒ ＝ １４５４ × （３０／５００） （μｍ） … 式（４）
なお、式（４）の右辺において、第１項の単位がμｍであり、第２項の単位がｃｍである。式（４）より、分解能Ｒは８７．２４μｍである。そのため、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧの幅が８５μｍ以下であれば、人の目の分解能では、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧを分解することができない確実性を高めることができる。
なお、式（４）の右辺において、第１項の単位がμｍであり、第２項の単位がｃｍである。式（４）より、分解能Ｒは８７．２４μｍである。そのため、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧの幅が８５μｍ以下であれば、人の目の分解能では、各格子２０ＡＧ，２０ＢＧ，２０ＣＧを分解することができない確実性を高めることができる。
【0088】
各格子パターンＡＧＰ，ＢＧＰ，ＣＧＰの断面形状が、互いに異なる接線角度を有した波形状であることは、ｍ次回折光が射出される方向を、接線角度によって制御することが可能である点で好ましい。これに対して、格子パターンの断面形状が、光学素子２０の表面に対して平行な面と、表面に対して直交する面とから構成される矩形状である場合、ｍ次回折光、すなわちゼロ次回折光は、入射光に対する正反射の方向に射出される。例えば、光学素子２０の表面に対する入射光の入射角度が４５°である場合には、正反射光の射出角度も４５°である。そのため、観察者は、観察角度が４５°である方向から光学素子２０を観察しなければ、光学素子２０が射出する光を観察することができない。
【0089】
正反射光の射出角度で光学素子２０を観察した場合には、光源から光学素子２０に向けて射出された光の正反射光も観察者によって観察される。そのため、観察者が、サブ波長格子によって射出された光を視認しにくい場合がある。さらに、光学素子２０に対する光源の相対位置によって、光学素子２０を正反射の角度から観察することが難しい場合もある。この点で、ｍ次回折光が射出される方向を、接線角度によって制御することが可能であることで、光学素子２０がｍ次回折光を射出する角度の自由度が高くなる。そのため、上述した問題を解決することが可能にもなる。
【0090】
３つの格子パターンを含むサブ波長格子１１Ｇは、以下の構造を有してもよい。
図１３が示すように、サブ波長格子１１Ｇは、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰを含んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、１つのパターン群ＧＰＧを構成している。１つのパターン群ＧＰＧにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、第１方向Ｄ１に沿って記載の順に並んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、複数のパターン群ＧＰＧが、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。
図１３が示すように、サブ波長格子１１Ｇは、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰを含んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、１つのパターン群ＧＰＧを構成している。１つのパターン群ＧＰＧにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、第１方向Ｄ１に沿って記載の順に並んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、複数のパターン群ＧＰＧが、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。
【0091】
第１方向Ｄ１において、第１格子パターンＡＧＰの格子周期が第１周期ｄ１であり、第２格子パターンＢＧＰの格子周期が第２周期ｄ２であり、第３格子パターンＣＧＰの格子周期が第３周期ｄ３である。第１周期ｄ１、第２周期ｄ２、および、第３周期ｄ３は、互いに等しい。
【0092】
第１方向Ｄ１において、パターン群ＧＰＧの周期Ｄは、２０μｍ以上であることが好ましい。パターン群ＧＰＧの周期Ｄが大きいほど、より高次の回折光が同一の観察角度内に含まれる。言い換えれば、パターン群ＧＰＧの周期Ｄが大きいほど、同一の次数の回折光が含まれる観察角度の範囲が狭くなる。これにより、ｍ次回折光の観察角度と他の回折光の観察角度との差を小さくすることで、観察者は、ｍ次回折光と同時に複数の回折光を視認することができる。これにより、観察者が光学素子２０から射出された光を視認することができる観察角度の範囲が広がる。
【0093】
例えば、上述したように、断面形状が矩形状の回折格子では、入射光と回折格子の放線とが形成する角度を角度αとし、かつ、回折光と回折格子の放線とが形成する角度を角度βとするとき、以下の式（５）が成り立つ。なお、角度αは入射角であり、角度βは回折角である。
【0094】
ｄ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ） ＝ ｍλ … 式（５）
なお、式（５）において、ｄは回折格子の周期であり、ｍは回折次数であり、λは光の波長である。周期および波長の単位は、ｎｍである。また、図１３に示されるサブ波長格子１１Ｇでは、周期ｄが上述したパターン群ＧＰＧの周期Ｄに相当する。式（５）において、角度αを４５°に設定し、波長λを５００ｎｍに設定するとき、周期ｄを５０００ｎｍに設定すると、以下のように回折次数ｍと角度βとが決まる。
（ｍ，β） ＝ （１，－３７．４）、（２，－３０．５）、（３，－２４．０）…
なお、式（５）において、ｄは回折格子の周期であり、ｍは回折次数であり、λは光の波長である。周期および波長の単位は、ｎｍである。また、図１３に示されるサブ波長格子１１Ｇでは、周期ｄが上述したパターン群ＧＰＧの周期Ｄに相当する。式（５）において、角度αを４５°に設定し、波長λを５００ｎｍに設定するとき、周期ｄを５０００ｎｍに設定すると、以下のように回折次数ｍと角度βとが決まる。
（ｍ，β） ＝ （１，－３７．４）、（２，－３０．５）、（３，－２４．０）…
【0095】
また、周期ｄを１００００ｎｍに変更すると、以下のように回折次数ｍと角度βとが決まる。
（ｍ，β） ＝ （１，－４１．１）、（２，－３７．４）、（３，－３３．９）…
（ｍ，β） ＝ （１，－４１．１）、（２，－３７．４）、（３，－３３．９）…
【0096】
また、周期ｄを２００００ｎｍに変更すると、以下のように回折次数ｍと角度βとが決まる。
（ｍ，β） ＝ （１，－４３．０）、（２，－４１．１）、（３，－３９．２）…
（ｍ，β） ＝ （１，－４３．０）、（２，－４１．１）、（３，－３９．２）…
【0097】
このように、周期ｄが大きくなるほど、回折次数の異なる回折光間において、角度βの差が小さくなる。
【0098】
ここで、人の目における瞳孔径が５ｍｍであり、かつ、観察者が光学素子２０を観察する距離を３０ｃｍであると仮定する。この場合、光学素子２０におけるある点から射出される光のうち、約１°の観察角度内に含まれる光が、観察者の目に入る。すなわち、観察者は約１°の観察角度内の光を積算した結果を視認している。つまり、約１°の観察角度の範囲内に特定の波長を有した回折光が含まれていると、この観察角度の範囲内において回折効率が高くなる。また、観察者が、観察角度が変わるように光学素子２０を傾けながら観察する場合、観察者が観察角度を２°以上変える間にわたって、光学素子２０の呈する色が特定の色に保持されていることによって、観察者は光学素子２０が呈する色を認識しやすい。そのため、光学素子２０は、観察角度における２°の範囲内に次数の異なる回折光を少なくとも２つ射出するように構成されることが好ましい。この点で、光学素子２０における周期Ｄは、２０μｍ以上であることが好ましい。
【0099】
３つの格子パターンを含むサブ波長格子１１Ｇは、以下の構造を有してもよい。
図１４が示すように、サブ波長格子１１Ｇは、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰを含んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、１つのパターン群ＧＰＧを構成している。１つのパターン群ＧＰＧにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰは、第１方向Ｄ１に沿って記載の順に並んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、複数のパターン群ＧＰＧが、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。
図１４が示すように、サブ波長格子１１Ｇは、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰを含んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰが、１つのパターン群ＧＰＧを構成している。１つのパターン群ＧＰＧにおいて、第１格子パターンＡＧＰ、第２格子パターンＢＧＰ、および、第３格子パターンＣＧＰは、第１方向Ｄ１に沿って記載の順に並んでいる。サブ波長格子１１Ｇにおいて、複数のパターン群ＧＰＧが、第１方向Ｄ１に沿って繰り返されている。
【0100】
第１格子パターンＡＧＰの格子周期が第１周期ｄ１であり、第２格子パターンＢＧＰの格子周期が第２周期ｄ２であり、第３格子パターンＣＧＰの格子周期が第３周期ｄ３である。第１周期ｄ１、第２周期ｄ２、および、第３周期ｄ３は、互いに異なる。第１方向Ｄ１において互いに隣り合う格子パターン間では、格子周期の差が２０ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、第１周期ｄ１を３００ｎｍに設定し、第２周期ｄ２を３１０ｎｍに設定し、かつ、第３周期ｄ３を２９０ｎｍに設定することが可能である。
【0101】
格子パターン間において格子周期が互いに異なるため、格子パターン間において回折角が互いに異なる。格子パターン間において、格子周期の差が小さいほど、回折角の差が小さくなる。上述したように、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う格子パターン間での格子周期の差が２０ｎｍ以下であれば、各格子パターンから射出されるｍ次回折光の回折角が互いにほぼ等しくなる。これにより、観察者は、各格子パターンから射出されるｍ次回折光を分離することができない。そのため、観察者が光学素子２０から射出される光を観察することが可能な観察角度を広げることができる。
【0102】
以上説明したように、光学素子の第２実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）複数の格子パターンにおいて、第１方向Ｄ１に沿う断面形状が互いに同一である場合と比べて、サブ波長格子１１Ｇから射出される光を観察者が視認することが可能な観察角度を広げることができる。
（５）複数の格子パターンにおいて、第１方向Ｄ１に沿う断面形状が互いに同一である場合と比べて、サブ波長格子１１Ｇから射出される光を観察者が視認することが可能な観察角度を広げることができる。
【0103】
（６）複数の格子パターンにおいて、第１方向Ｄ１に沿う断面形状に含まれる斜面の傾斜角が互いに同一である場合と比べて、格子パターン間における傾斜角の差に応じて、サブ波長格子１１Ｇから射出される光を観察者が視認することが可能な観察角度を広げることができる。
【0104】
［第２実施形態の変形］
なお、上述した第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［断面形状］
・サブ波長格子１１Ｇは、上述した断面形状が互いに異なる４種以上の格子パターンを含んでもよい。また、複数種の格子パターンは、サブ波長格子１１Ｇ内においてランダムに位置してもよい。
なお、上述した第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［断面形状］
・サブ波長格子１１Ｇは、上述した断面形状が互いに異なる４種以上の格子パターンを含んでもよい。また、複数種の格子パターンは、サブ波長格子１１Ｇ内においてランダムに位置してもよい。
【0105】
・サブ波長格子１１Ｇの断面形状は、上述した波状に限らない。サブ波長格子１１Ｇが波形状以外の形状を有する場合であっても、サブ波長格子１１Ｇが、断面形状が互いに異なる格子パターンを含んでいることによって、上述した（５）に準じた効果を得ることはできる。
【0106】
［第３実施形態］
図１５を参照して、光学素子の第３実施形態を説明する。第３実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子１０と比べて、第１層がフィラーを含む点が異なっている。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第３実施形態の光学素子において、第１実施形態の光学素子に対応する構成には、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。
図１５を参照して、光学素子の第３実施形態を説明する。第３実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子１０と比べて、第１層がフィラーを含む点が異なっている。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第３実施形態の光学素子において、第１実施形態の光学素子に対応する構成には、第１実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。
【0107】
図１５が示すように、光学素子３０が備える第１層１１は、第１層１１を形成する樹脂中に分散したフィラー３１を含んでいる。フィラー３１の平均粒径は、４００ｎｍ以下である。第１層１１に入射した光の少なくとも一部は、第１層１１内に分散したフィラーによって散乱される。そのため、サブ波長格子１１Ｇに入射する光には、互いに異なる入射角を有した光が含まれる。これにより、サブ波長格子１１Ｇが含む各格子パターンＧＰは、その格子パターンＧＰに入射した光の入射角に応じた正反射の方向に光を反射する。格子パターンＧＰが反射した光は、フィラー３１によって散乱されることなく、または、フィラー３１によって散乱された後に、光学素子３０の外部に射出される。そのため、第１層１１がフィラーを含まない場合と比べて、光学素子３０から射出される光の射出角の範囲が広がる。結果として、光学素子３０が呈する色を観察者が観察することが可能な観察角度の範囲が広がる。
【0108】
上述したように、フィラー３１の平均粒径は、４００ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、ミー散乱が生じることが抑えられるため、第１層１１の透明性が少なからず高められる。フィラー３１の形状は、球状に限らない。そのため、本実施形態では、各フィラー３１において規定することが可能な複数の直径における平均値が、各フィラー３１の平均粒径である。ここで、フィラー３１などの散乱体の大きさと散乱現状との関係について、以下のことが知られている。散乱体の平均粒径が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲に含まれる場合には、散乱体によってミー散乱が生じる。ミー散乱では、可視域に含まれる光は、光の波長に関わらず同程度に散乱されるため、ミー散乱によって散乱された光は白色を有する光として視認される。なお、ミー散乱では、散乱体の粒径によって光の散乱角度が影響される。ミー散乱では、散乱体の粒径が大きいほど、光の進行方向における前方に対する散乱が強くなる。
【0109】
これに対して、散乱体が光の波長に対して１／１０よりも小さい場合には、レイリー散乱が生じる。レイリー散乱では、光が散乱される方向は、散乱体の粒径に依存しない。レイリー散乱では、散乱体の粒径に関わらず、光の進行方向に対して８の字を描くような分布で、光が散乱される。また、レイリー散乱では、光の波長が短いほど、光の散乱が強くなる。
【0110】
本実施形態のように、散乱体であるフィラー３１が分散した第１層１１に透明性が必要とされる場合には、フィラー３１の平均粒径は、少なくとも光の波長以下であり、かつ、フィラー３１によってレイリー散乱が生じることが必要である。それゆえに、フィラー３１の平均粒径は、４００ｎｍ以下であることが好ましい。フィラー３１の平均粒径をＤとし、光の波長をλとするとき、散乱断面積αは以下の式（６）によって算出することができる。
【0111】
α ＝πＤ／λ … 式（６）
式（６）を用いることによって、フィラー３１によって生じる散乱現象が、レイリー散乱であるか、あるいは、ミー散乱であるかを簡易的に判断することができる。散乱断面積αが０．４以下である場合には、主にレイリー散乱が生じる一方で、散乱断面積αが、０．４よりも大きく、かつ、３未満である場合には、主にミー散乱が生じることが知られている。それゆえに、フィラー３１に入射する光が可視域の光であって、光の波長が４００ｎｍである場合には、フィラー３１の平均粒径が５０ｎｍ以下であれば、フィラー３１によって主にレイリー散乱を生じさせることができる。これにより、第１層１１における透明性が高い状態で、第１層１１に入射した光をフィラー３１によって散乱させることができる。
式（６）を用いることによって、フィラー３１によって生じる散乱現象が、レイリー散乱であるか、あるいは、ミー散乱であるかを簡易的に判断することができる。散乱断面積αが０．４以下である場合には、主にレイリー散乱が生じる一方で、散乱断面積αが、０．４よりも大きく、かつ、３未満である場合には、主にミー散乱が生じることが知られている。それゆえに、フィラー３１に入射する光が可視域の光であって、光の波長が４００ｎｍである場合には、フィラー３１の平均粒径が５０ｎｍ以下であれば、フィラー３１によって主にレイリー散乱を生じさせることができる。これにより、第１層１１における透明性が高い状態で、第１層１１に入射した光をフィラー３１によって散乱させることができる。
【0112】
以上説明したように、第３実施形態の光学素子によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（７）第１層１１がフィラーを含まない場合と比べて、光学素子３０から射出される光の射出角の範囲が広がる。そのため、光学素子３０が呈する色を観察者が観察することが可能な観察角度の範囲が広がる。
（７）第１層１１がフィラーを含まない場合と比べて、光学素子３０から射出される光の射出角の範囲が広がる。そのため、光学素子３０が呈する色を観察者が観察することが可能な観察角度の範囲が広がる。
【0113】
［第４実施形態］
図１６および図１７を参照して、光学素子の第４実施形態を説明する。第４実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子１０と比べて、第３層１３において、第２層１２に接する面とは反対側の面の状態が異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第３実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子１０と対応する構成には同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また、以下では、第４実施形態における第１実例と第２実例とを順に説明する。
図１６および図１７を参照して、光学素子の第４実施形態を説明する。第４実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子１０と比べて、第３層１３において、第２層１２に接する面とは反対側の面の状態が異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第３実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子１０と対応する構成には同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また、以下では、第４実施形態における第１実例と第２実例とを順に説明する。
【0114】
［第１実例］
図１６が示すように、光学素子４０において、第３層１３は、熱可塑性を有した接着層である。第３層１３は、第３層１３の厚さ方向における中央よりも第２層１２に接する面とは反対側の面寄りの部分に分散したフィラー４１を含んでいる。第３層１３において、第２層１２に接する面が表面１３Ｆであり、表面１３Ｆとは反対側の面が裏面１３Ｒである。第３層１３において、フィラー４１は、上述したように、第３層１３の厚さ方向における中央よりも裏面１３Ｒ寄りに位置することが好ましく、裏面１３Ｒの近傍に位置することが好ましい。
図１６が示すように、光学素子４０において、第３層１３は、熱可塑性を有した接着層である。第３層１３は、第３層１３の厚さ方向における中央よりも第２層１２に接する面とは反対側の面寄りの部分に分散したフィラー４１を含んでいる。第３層１３において、第２層１２に接する面が表面１３Ｆであり、表面１３Ｆとは反対側の面が裏面１３Ｒである。第３層１３において、フィラー４１は、上述したように、第３層１３の厚さ方向における中央よりも裏面１３Ｒ寄りに位置することが好ましく、裏面１３Ｒの近傍に位置することが好ましい。
【0115】
上述したように、第３層１３は、熱可塑性を有した接着層である。第３層１３を形成する材料には、熱可塑性を有した接着剤を用いることができる。第３層１３が熱可塑性を有した接着層であるため、第３層１３が被転写体に接する状態で光学素子４０に熱および圧力を加えることにより、光学素子４０を被転写体に転写することができる。このとき、第３層１３に加えられた熱および圧力によって、第３層１３の裏面１３Ｒにフィラー４１に起因する凹凸が生じ、これによって、第３層１３の表面１３Ｆにも凹凸が生じる。結果として、第１層１１および第２層１２のなかで、光学素子４０の厚さ方向から見て、第３層１３に形成された凹凸と重なる部分にも、凹凸が生じる。これにより、第１層１１と第２層１２との界面において、サブ波長格子１１Ｇに対してフィラー４１に起因する凹凸が付加される。被転写体の実例は、紙幣、パスポート、および、ＩＤカードなどとできる。
【0116】
第１層１１と第２層１２との界面における凹凸は、フィラー４１の大きさ、各層１１，１２，１３の厚さ、および、光学素子４０を転写するときの熱および圧力の条件によって、調節することができる。
【0117】
サブ波長格子１１Ｇには、フィラー４１に起因する凹凸が付加されるため、サブ波長格子１１Ｇを構成する複数の格子パターンＧＰには、格子パターンＧＰに対する光の入射角が違いに異なる格子パターンＧＰが含まれる。そして、各格子パターンＧＰは、その格子パターンＧＰにおける光の入射角に応じた射出角で、ｍ次回折光を反射する。各格子パターンがｍ次回折光を射出する射出角の範囲は、各格子パターンＧＰに付与された凹凸が有する曲率によって変わる。言い換えれば、観察者がサブ波長格子１１Ｇが呈する色を観察することが可能な観察角度は、各格子パターンＧＰに付与された凹凸の曲率によって変わる。
【0118】
上述したように、光学素子４０が呈する色は、観察角度における２°以上の範囲において保たれることが好ましい。一方で、光学素子４０が呈する色を観察することができる観察角度の範囲が広すぎると、各観察角度において光学素子４０が射出する光の強度が低くなる。そのため、光学素子４０が呈する色を観察することができる観察角度の範囲は、２°以上１０°以下であることが好ましく、２°以上５°以下であることがより好ましい。こうした観察角度の範囲に、全ての格子パターンＧＰが射出するｍ次回折光の射出角が含まれることが好ましい。
【0119】
そのため、フィラー４１に起因する凹凸の曲率は、過度に大きくないことが好ましい。フィラー４１に起因する凹凸の曲率が過度に大きくなることを抑える方法として、以下の２つの方法を挙げることができる。第１の方法では、フィラー４１を第３層１３において一様に分散させ、かつ、凹凸の曲率が過度に大きくならないように、転写における熱および圧力の条件を調節する。第２の方法では、フィラー４１として、球状を有するフィラーではなく、扁平な形状を有するフィラーを用い、かつ、第３層１３の厚さ方向において、フィラー４１の直径が小さくなるように、第３層１３にフィラー４１を分散させる。
【0120】
［第２実例］
図１７が示すように、光学素子４０は、第３層１３に接する第４層４２をさらに備えている。第４層４２は、第３層１３に接する表面４２Ｆを含んでいる。表面４２Ｆは、凹凸を含んでいる。
図１７が示すように、光学素子４０は、第３層１３に接する第４層４２をさらに備えている。第４層４２は、第３層１３に接する表面４２Ｆを含んでいる。表面４２Ｆは、凹凸を含んでいる。
【0121】
第４層４２の表面４２Ｆにおける凹凸は、種々の方法によって形成することができる。第３層１３を被転写体である第４層４２に転写するときに、熱および圧力によって変形した第３層１３に追従するように、第４層４２の表面４２Ｆに凹凸を形成することができる。この場合には、第３層１３には、熱可塑性を有した接着層を用いることができる。また、第４層４２には、紙や樹脂フィルムを用いることができる。あるいは、第４層４２に微粒子や繊維を分散させることによって、第４層４２の表面４２Ｆに凹凸を形成することができる。また、第４層４２の表面４２Ｆには、第４層４２を成膜するときに生じる脱泡やむらによっても凹凸を生じさせることができる。第２実例においても、第１実例と同様、第４層４２の表面４２Ｆに起因する凹凸をサブ波長格子１１Ｇに付加することができる。そのため、第２実例の光学素子４０によっても、第１実例の光学素子４０と同様の効果を得ることができる。
【0122】
なお、第４層４２が被転写体であり、かつ、第４層４２が微粒子を含む場合には、微粒子の平均粒径が、接着層である第３層１３の厚さと同程度であることが好ましい。また、第４層４２に対する転写において、熱および圧力の条件を調節することによって、サブ波長格子１１Ｇに付与される凹凸が過度に大きくなることが抑えられる。
【0123】
また、繊維が分散した第４層４２として、紙製の第４層４２を用いることができる。この場合、第４層４２を構成する繊維は、第４層４２の表面４２Ｆに平行に並んでいる。パルプ繊維は、直径が２０μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、長さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度の大きさを有する。そのため、サブ波長格子１１Ｇに付与される凹凸が過度に大きくなる場合がある。これに対して、セルロースナノファイバーは、直径が４ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、かつ、長さが５μｍ以上程度の大きさを有する。そのため、サブ波長格子１１Ｇに付与される凹凸が過度に大きくなることが抑えられる。なお、セルロースナノファイバーは、パルプ繊維を分解することによって得られる繊維である。
【0124】
以上説明したように、第４実施形態の光学素子によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（８）フィラー４１に起因する凹凸がサブ波長格子１１Ｇに付与されるため、複数の格子パターンＧＰが、格子パターンＧＰに対する光の入射角が互いに異なる格子パターンＧＰを含むことができる。これにより、格子パターンＧＰにおける射出角も異なるため、サブ波長格子１１Ｇから射出される光が観察される観察角度を広げることができる。
（８）フィラー４１に起因する凹凸がサブ波長格子１１Ｇに付与されるため、複数の格子パターンＧＰが、格子パターンＧＰに対する光の入射角が互いに異なる格子パターンＧＰを含むことができる。これにより、格子パターンＧＰにおける射出角も異なるため、サブ波長格子１１Ｇから射出される光が観察される観察角度を広げることができる。
【0125】
（９）第４層４２の表面４２Ｆに起因する凹凸がサブ波長格子１１Ｇに付与されるため、複数の格子パターンＧＰが、格子パターンＧＰに対する光の入射角度が互いに異なる格子パターンＧＰを含むことができる。これにより、格子パターンＧＰにおける射出角も異なるため、サブ波長格子１１Ｇから射出される光が観察される観察角度を広げることができる。
【0126】
［第５実施形態］
図１８から図２４を参照して、光学素子の第５実施形態を説明する。第５実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子と比べて、レリーフ面を備えるレリーフ層を備える点が異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第５実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子１０と対応する構成には、第１実施形態の光学素子１０と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また以下では、第５実施形態の光学素子における２つの例を順に説明する。
図１８から図２４を参照して、光学素子の第５実施形態を説明する。第５実施形態の光学素子は、第１実施形態の光学素子と比べて、レリーフ面を備えるレリーフ層を備える点が異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第５実施形態の光学素子において第１実施形態の光学素子１０と対応する構成には、第１実施形態の光学素子１０と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また以下では、第５実施形態の光学素子における２つの例を順に説明する。
【0127】
【0128】
図１８が示すように、光学素子５０は、上述した第１実施形態の光学素子１０と同様、第１層１１と、第１層１１に接する第２層１２と、第２層１２に接する第３層１３とを備えている。第１層１１は、第２層１２に接する裏面１１Ｒの少なくとも一部にサブ波長格子１１Ｇを含む樹脂製の層である。裏面１１Ｒは、第１面の実例である。図１８では、図示の便宜上、裏面１１Ｒの全体にサブ波長格子１１Ｇが位置するような断面形状が示されているが、本実施形態の光学素子５０では、裏面１１Ｒの一部にサブ波長格子１１Ｇが形成されている。
【0129】
第２層１２は、第１層１１の裏面１１Ｒに接する表面１２Ｆが、サブ波長格子１１Ｇに追従した凹凸状である。表面１２Ｆは、第２面の実例である。第２層１２は、第１層１１の屈折率よりも高い屈折率を有した誘電体製の層である。第３層１３は、第２層１２よりも屈折率が低い樹脂製の層である。
【0130】
光学素子５０は、裏面１１Ｒおよび表面１２Ｆとは異なるレリーフ面１３Ｒｅを含むレリーフ層を含んでいる。レリーフ面１３Ｒｅは、複数の反射面を含み、互いに隣り合う反射面間のピッチが、サブ波長格子１１Ｇのピッチよりも大きい。本実施形態では、レリーフ層は、上述した第３層１３である。より詳しくは、第３層１３のなかで、第２層１２に接する面である表面１３Ｆが、レリーフ面１３Ｒｅである。
【0131】
なお、図１８では、図示の便宜上、表面１３Ｆの全体にレリーフ面１３Ｒｅが位置しているが、本実施形態の光学素子５０では、表面１３Ｆの一部にレリーフ面１３Ｒｅが位置している。また、レリーフ面１３Ｒｅは、光学素子５０の厚さ方向から見て、表面１３Ｆのなかでサブ波長格子１１Ｇと重なる位置に形成されている。
【0132】
サブ波長格子１１Ｇは、正反射方向を含む反射方向に、サブ波長格子１１Ｇの格子周期に固有の色を呈する有色像を表示する。レリーフ面１３Ｒｅは、正反射方向とは異なる方向を含む反射方向に白色の反射光による反射像を表示する。光学素子５０は、有色像および反射像を表示しない第１状態、有色像を主として表示する第２状態、反射像を主として表示する第３状態、および、有色像および反射像を主として表示する第４状態を有する。光学素子５０が広がる平面と、観察者の視線を含む平面とが形成する角度が観察角度である。光学素子５０は、観察角度に応じて各状態のいずれかを有する。
【0133】
光学素子５０は、さらに第４層５１を備えている。第４層５１は、反射層であってもよいし、屈折層であってもよい。第４層５１が屈折層である場合、第４層５１の屈折率は、第３層１３の屈折率と異なっている。第４層５１の屈折率が、第３層１３の屈折率と異なることによって、第４層５１は、レリーフ面１３Ｒｅにおける反射率を高めることができる。互いに隣接する２つの層において、界面における反射率は、２つの層の間における屈折率の差によって決まる。そのため、第４層５１の屈折率が第３層１３の屈折率とは異なることによって、第４層５１が反射層である場合と同様の効果が得られる。
【0134】
上述したように、光学素子５０は、第２層１２に対して第３層１３とは反対側から観察される。そのため、第４層５１は、光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。第４層５１は、単一の層から構成されてもよいし、複数の層から構成されてもよい。第４層５１が屈折層であり、かつ、複数の層から構成される場合には、第４層５１は、相対的に屈折率の低い層と、相対的に屈折率の高い層とを備えることができる。
【0135】
レリーフ面１３Ｒｅは、上述したように複数の反射面を含んでいる。レリーフ面１３Ｒｅは、散乱および反射の少なくとも一方によって、白色光によって形成される反射像を表示する。レリーフ面１３Ｒｅは、上述したように複数の反射面を含み、複数の反射面は、レリーフ面１３Ｒｅ内において所定の規則で並んでもよいし、不規則に並んでもよい。レリーフ面１３Ｒｅでは、各反射面の向きや角度によって、レリーフ面１３Ｒｅが射出する光の射出方向を制御することができる。
【0136】
サブ波長格子１１Ｇは、上述した正反射方向を含む射出方向の範囲に光を射出する。サブ波長格子１１Ｇが射出する光のなかで、正反射方向に射出される光の強度が最も大きい。これに対して、レリーフ面１３Ｒｅは、正反射方向とは異なる方向を含む射出方向の範囲に光を射出する。レリーフ面１３Ｒｅが射出する光のなかで、正反射方向とは異なる方向に射出される光の強度が最も大きい。言い換えれば、レリーフ面１３Ｒｅでは、レリーフ面１３Ｒｅが射出する光のなかで、正反射方向とは異なる方向に射出される光の強度が最も大きくなるように、反射面の向きや角度が設定されている。
【0137】
レリーフ面１３Ｒｅにおいて、反射面の周期は４００ｎｍよりも大きく１０００ｎｍ以下であってもよいし、１０００ｎｍよりも大きくてもよい。レリーフ面１３Ｒｅが回折光を射出することを抑える上では、反射面の周期は１０００ｎｍよりも大きいことが好ましい。レリーフ面１３Ｒｅにおいて、反射面が延びる方向と直交する断面における形状は、鋸歯状でもよい。
【0138】
サブ波長格子１１Ｇが表示する有色像とは、可視光の波長に含まれる特定の波長の光によって形成される像である。有色像には、実例として、赤色の像、緑色の像、および、青色の像などの有彩色の像が含まれる。サブ波長格子１１Ｇが赤色の像を表示する場合、サブ波長格子１１Ｇが射出する光には、実例として、６２０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長の光が含まれる。サブ波長格子１１Ｇが緑色の像を表示する場合、サブ波長格子１１Ｇが射出する光には、実例として、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長の光が含まれる。サブ波長格子１１Ｇが青色の像を表示する場合、サブ波長格子１１Ｇが射出する光には、実例として、４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の波長の光が含まれる。なお、サブ波長格子１１Ｇが有色像を表示するとは、サブ波長格子１１Ｇが、有彩色を呈することと同義である。
【0139】
レリーフ面１３Ｒｅが表示する反射像とは、レリーフ面１３Ｒｅでの反射あるいは散乱によって生じる白色光によって形成される像である。言い換えれば、レリーフ面１３Ｒｅが表示する反射像は無彩色の像であり、色相を有しない像である。レリーフ面１３Ｒｅは、各位置から射出される白色光の強度が互いに異なるように構成されてもよい。これにより、レリーフ面１３Ｒｅは、白色光の強度の差によって、言い換えれば明度の差によって、特定の画像を表示することができる。なお、レリーフ面１３Ｒｅが反射像を表示するとは、レリーフ面１３Ｒｅが、無彩色を呈することと同義である。
【0140】
［光学素子の作用］
図１９から図２３を参照して、光学素子５０の作用を説明する。
図１９が示すように、光源ＬＳが放出した入射光ＩＬが光学素子５０に入射する角度が入射角αであり、光学素子５０が射出する射出光ＥＬが射出される角度が射出角βである。観察者ＯＢの視線方向を含む平面と、光学素子５０が広がる平面とが形成する角度が、観察角度θＯＢである。上述した正反射方向とは、入射角αと同一の大きさを有した射出角βで、射出光ＥＬが射出される方向である。光学素子５０において、サブ波長格子１１Ｇは、正反射方向を含む反射方向に有色像を表示する一方で、レリーフ面１３Ｒｅは、正反射方向とは異なる方向を含む反射方向に白色光による反射像を表示する。光学素子５０は、観察角度θＯＢに応じて、以下の４つの状態のいずれかを有する。
図１９から図２３を参照して、光学素子５０の作用を説明する。
図１９が示すように、光源ＬＳが放出した入射光ＩＬが光学素子５０に入射する角度が入射角αであり、光学素子５０が射出する射出光ＥＬが射出される角度が射出角βである。観察者ＯＢの視線方向を含む平面と、光学素子５０が広がる平面とが形成する角度が、観察角度θＯＢである。上述した正反射方向とは、入射角αと同一の大きさを有した射出角βで、射出光ＥＬが射出される方向である。光学素子５０において、サブ波長格子１１Ｇは、正反射方向を含む反射方向に有色像を表示する一方で、レリーフ面１３Ｒｅは、正反射方向とは異なる方向を含む反射方向に白色光による反射像を表示する。光学素子５０は、観察角度θＯＢに応じて、以下の４つの状態のいずれかを有する。
【0141】
なお、本実施形態では、サブ波長格子１１Ｇが表示する有色像が月形状を有し、レリーフ面１３Ｒｅが表示する反射像が星形状を有する実例を説明する。ただし、サブ波長格子１１Ｇが表示する有色像の形状、および、レリーフ面１３Ｒｅが表示する反射像の形状は、任意の形状とすることが可能である。また、サブ波長格子１１Ｇが表示する像が第１像であり、レリーフ面１３Ｒｅが表示する像が第２像である。
【0142】
図２０は、光学素子５０の第１状態を示している。
図２０が示すように、光学素子５０の第１状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が消失する。第１状態において、第１像Ｐ１を形成するための光における輝度、および、第２像Ｐ２を形成するための光における輝度が、観察者ＯＢによって第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が識別されない程度に低い。言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、サブ波長格子１１Ｇが反射した光、および、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光の輝度は、いずれも光学素子５０が貼られた媒体の反射光と比べて低いため、観察者ＯＢによって第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が識別されない。
図２０が示すように、光学素子５０の第１状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が消失する。第１状態において、第１像Ｐ１を形成するための光における輝度、および、第２像Ｐ２を形成するための光における輝度が、観察者ＯＢによって第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が識別されない程度に低い。言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、サブ波長格子１１Ｇが反射した光、および、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光の輝度は、いずれも光学素子５０が貼られた媒体の反射光と比べて低いため、観察者ＯＢによって第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が識別されない。
【0143】
図２１は、光学素子５０の第２状態を示している。
図２１が示すように、光学素子５０の第２状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１が出現し、第２像Ｐ２は消失する。第１像Ｐ１が出現するとは、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度よりも高い状態で、光学素子５０が、第１像Ｐ１を表示することである。そのため、第２状態には、第１像Ｐ１が識別される一方で、第２像Ｐ２は識別されない状態が含まれる。また、第２状態には、光学素子５０において第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が出現し、かつ、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度よりも高い状態が含まれる。
図２１が示すように、光学素子５０の第２状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１が出現し、第２像Ｐ２は消失する。第１像Ｐ１が出現するとは、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度よりも高い状態で、光学素子５０が、第１像Ｐ１を表示することである。そのため、第２状態には、第１像Ｐ１が識別される一方で、第２像Ｐ２は識別されない状態が含まれる。また、第２状態には、光学素子５０において第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が出現し、かつ、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度よりも高い状態が含まれる。
【0144】
言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、サブ波長格子１１Ｇが反射した光を観察者が知覚しやすい一方で、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光を観察者が知覚しにくい。
【0145】
図２２は、光学素子５０の第３状態を示している。
図２２が示すように、光学素子５０の第３状態では、光学素子５０において、第２像Ｐ２が出現する。第２像Ｐ２が出現するとは、第２像Ｐ２における光の輝度が、第１像Ｐ１における光の輝度よりも高く、光学素子５０が、少なくとも第２像Ｐ２を表示することである。そのため、第３状態には、第２像Ｐ２が識別される一方で、第１像Ｐ１が識別されない状態が含まれる。また、第３状態には、光学素子５０が第２像Ｐ２および第１像Ｐ１を表示し、かつ、第２像Ｐ２における光の輝度が、第１像Ｐ１における光の輝度よりも高い状態が含まれる。
図２２が示すように、光学素子５０の第３状態では、光学素子５０において、第２像Ｐ２が出現する。第２像Ｐ２が出現するとは、第２像Ｐ２における光の輝度が、第１像Ｐ１における光の輝度よりも高く、光学素子５０が、少なくとも第２像Ｐ２を表示することである。そのため、第３状態には、第２像Ｐ２が識別される一方で、第１像Ｐ１が識別されない状態が含まれる。また、第３状態には、光学素子５０が第２像Ｐ２および第１像Ｐ１を表示し、かつ、第２像Ｐ２における光の輝度が、第１像Ｐ１における光の輝度よりも高い状態が含まれる。
【0146】
言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光の輝度は観察者が像を識別できる程度であり、サブ波長格子１１Ｇが反射した光の輝度は観察者が識別できる程度ではない。
【0147】
図２３は、光学素子５０の第４状態を示している。
図２３が示すように、光学素子５０の第４状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が出現する。第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が出現するとは、光学素子５０が第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が観察者に識別される。この状態では、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度とほぼ等しくてもよい。言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、サブ波長格子１１Ｇが反射した光と、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光の強度は、観察者ＯＢが識別できる程度である。なお、光学素子５０は第１状態から第３状態を有していればよい。光学素子５０において、第４状態は必須ではない。
図２３が示すように、光学素子５０の第４状態では、光学素子５０において、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が出現する。第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が出現するとは、光学素子５０が第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が観察者に識別される。この状態では、第１像Ｐ１における光の輝度が、第２像Ｐ２における光の輝度とほぼ等しくてもよい。言い換えれば、観察者ＯＢが光学素子５０を観察する観察角度θＯＢでは、サブ波長格子１１Ｇが反射した光と、レリーフ面１３Ｒｅが反射した光の強度は、観察者ＯＢが識別できる程度である。なお、光学素子５０は第１状態から第３状態を有していればよい。光学素子５０において、第４状態は必須ではない。
【0148】
このように、光学素子５０は、白色の反射光によって形成される反射像、すなわち無彩色の像と、特定の波長を有した光によって形成される有色像、すなわち有彩色の像とを表示する。ここで、無彩色の像と有彩色の像との判別は、無彩色の第１像と無彩色の第２像とを判別したり、有彩色の第１像と有彩色の第２像とを判別したりする場合に比べて、２つの像の判別に個人差が生じにくい。それゆえに、光学素子５０では、２つの有彩色の像、または、２つの無彩色の像に基づいて、光学素子５０の真贋を判定させる場合と比べて、真贋の判定に個人差が生じにくく、また、真贋を判定する基準が明文化されやすい。
【0149】
また、光学素子５０は、第１像Ｐ１が主として表示される第２状態と、第２像Ｐ２が主として表示される第３状態と、第１像Ｐ１と第２像Ｐ２との両方が表示されない第１状態とを含む。ここで、第２状態あるいは第３状態と第１状態とは、互いに対照的な状態であるため、第２状態あるいは第３状態と第１状態との判別に個人差が生じにくい。それゆえに、真贋の判定に個人差が生じにくく、また、真贋を判定する基準が明文化されやすい。
【0150】
［第２実例］
図２４を参照して、光学素子５０の第２実例を説明する。
図２４が示すように、第２実例の光学素子５０は、第１実例の光学素子５０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備えている。一方で、第２実例の光学素子５０では、第２層１２がレリーフ層である。第２層１２は、第２層１２の表面１２Ｆとは反対側の面、すなわち裏面１２Ｒとしてレリーフ面１２Ｒｅを含んでいる。なお、図２４では、裏面１２Ｒの全体にレリーフ面１２Ｒｅが位置しているが、レリーフ面１２Ｒｅは、裏面１２Ｒの全体に位置してもよいし、裏面１２Ｒの一部のみに位置してもよい。
図２４を参照して、光学素子５０の第２実例を説明する。
図２４が示すように、第２実例の光学素子５０は、第１実例の光学素子５０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備えている。一方で、第２実例の光学素子５０では、第２層１２がレリーフ層である。第２層１２は、第２層１２の表面１２Ｆとは反対側の面、すなわち裏面１２Ｒとしてレリーフ面１２Ｒｅを含んでいる。なお、図２４では、裏面１２Ｒの全体にレリーフ面１２Ｒｅが位置しているが、レリーフ面１２Ｒｅは、裏面１２Ｒの全体に位置してもよいし、裏面１２Ｒの一部のみに位置してもよい。
【0151】
第２実例の光学素子５０では、第１層１１の屈折率と第２層１２の屈折率との差によって、サブ波長格子１１Ｇにより反射された光による有色像を表示することができる。また、第２実例の光学素子５０では、第２層１２の屈折率と第３層１３の屈折率との差によって、レリーフ面１２Ｒｅにより反射された光による反射像を表示することができる。
【0152】
なお、第２実例の光学素子５０において、第３層１３における第２層１２に接する面とは反対側の面は平坦面であってもよいし、第２層１２のレリーフ面１２Ｒｅにおける凹凸に追従する形状を有してもよい。
【0153】
以上説明したように、光学素子の第５実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１０）光学素子５０が有色像と、白色光による反射像とを表示するため、２つの像の判別に個人差が生じにくい。それゆえに、光学素子５０では、真贋の判定に個人差が生じにくく、また、真贋を判定する基準が明文化されやすい。
（１０）光学素子５０が有色像と、白色光による反射像とを表示するため、２つの像の判別に個人差が生じにくい。それゆえに、光学素子５０では、真贋の判定に個人差が生じにくく、また、真贋を判定する基準が明文化されやすい。
【0154】
（１１）第２層１２がサブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１２Ｒｅとを含むため、第１層１１の屈折率と第２層１２との屈折率との差によりサブ波長格子１１Ｇでの反射率を高め、かつ、第２層１２の屈折率と第３層１３の屈折率との差によりレリーフ面１２Ｒｅでの反射率を高めることができる。
【0155】
［第５実施形態の変形］
なお、上述した第５実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［サブ波長格子］
・第１実施形態の光学素子１０において、サブ波長格子１１Ｇは、第１領域１１Ｓ１と第２領域１１Ｓ２とを含むが、光学素子５０が備えるサブ波長格子１１Ｇは、１つの領域のみから構成されてもよい。
なお、上述した第５実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［サブ波長格子］
・第１実施形態の光学素子１０において、サブ波長格子１１Ｇは、第１領域１１Ｓ１と第２領域１１Ｓ２とを含むが、光学素子５０が備えるサブ波長格子１１Ｇは、１つの領域のみから構成されてもよい。
【0156】
［レリーフ層］
・光学素子５０において、第１層１１がレリーフ層であってもよい。すなわち、第１層１１のなかで、サブ波長格子１１Ｇを含む面とは反対側の面が、レリーフ面を含んでもよい。こうした場合にも、上述した（１０）に準じた効果を得ることができる。
・光学素子５０において、第１層１１がレリーフ層であってもよい。すなわち、第１層１１のなかで、サブ波長格子１１Ｇを含む面とは反対側の面が、レリーフ面を含んでもよい。こうした場合にも、上述した（１０）に準じた効果を得ることができる。
【0157】
・第２実例の光学素子５０において、第３層１３のなかでレリーフ面１２Ｒｅに接する面である表面は、レリーフ面１２Ｒｅに追従する形状を有している。そのため、第３層１３の表面もレリーフ面として機能することができる。
【0158】
［レリーフ面］
・図２５が示すように、光学素子５０において、第１層１１の裏面１１Ｒが、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１１Ｒｅとを含んでもよい。この場合には、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１１Ｒｅとを１つの原板を用いて同時に形成することが可能であるため、サブ波長格子１１Ｇの位置に対するレリーフ面１１Ｒｅの位置の精度を高めることができる。
・図２５が示すように、光学素子５０において、第１層１１の裏面１１Ｒが、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１１Ｒｅとを含んでもよい。この場合には、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１１Ｒｅとを１つの原板を用いて同時に形成することが可能であるため、サブ波長格子１１Ｇの位置に対するレリーフ面１１Ｒｅの位置の精度を高めることができる。
【0159】
・図２５が示すように、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１１Ｒｅとが同一面に位置し、かつ、第１層１１の裏面１１Ｒと対向する方向から見て、第１像Ｐ１が表示される領域の一部と第２像Ｐ２が表示される領域の一部とを重ねることができる。この場合には、各領域の一部が重なる領域において、サブ波長格子１１Ｇが位置する画素領域Ｐｘであるサブ画素領域と、レリーフ面１１Ｒｅが位置するレリーフ画素領域とを以下のように配置することができる。実例として、サブ画素領域とレリーフ画素領域との配置は、市松状、ストライブ状、ハニカム状、および、同心円状などであってよい。
【0160】
なお、第１層１１の裏面１１Ｒと対向する方向から見て、第１像Ｐ１が表示される領域の一部と第２像Ｐ２が表示される領域の一部とを重ねる場合には、以下のようにサブ画素領域とレリーフ画素領域とを配置することも可能である。すなわち、第１像Ｐ１を表示するための領域において、第１像Ｐ１が表示される領域の一部と第２像Ｐ２が表示される領域の一部とが重なる領域から、第１像Ｐ１の外縁に向かう方向に沿って、サブ画素領域が占める割合を大きくすることができる。また、第２像Ｐ２を表示するための領域において、第１像Ｐ１が表示される領域の一部と第２像Ｐ２が表示される領域の一部とが重なる領域から、第２像Ｐ２の外縁に向かう方向に沿って、レリーフ画素領域が占める割合を大きくすることができる。これにより、第１像Ｐ１が表示される領域の一部と第２像Ｐ２が表示される領域の一部とが重なる領域において、サブ画素領域およびレリーフ画素領域の各々が占める割合が他の領域に比べて小さいことによる輝度の低下が、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の各々におけるデザインとして把握される。
【0161】
【0162】
図２６は、レリーフ面と対向する平面視における構造を示している。図２６が示すように、量子化位相差構造５２において、サイズが一定である複数の量子化凸部５２ａと、サイズが一定である複数の量子化凹部５２ｂとが整列している。図２６において、明るい部分が量子化凸部５２ａであり、暗い部分が量子化凹部５２ｂである。量子化凸部５２ａと量子化凹部５２ｂとは、一定の間隔で配置されている。量子化凸部５２ａには、量子化凹部５２ｂまたは量子化凸部５２ａが一定の間隔で隣接している。また、量子化凹部５２ｂには、量子化凸部５２ａまたは量子化凹部５２ｂが一定の間隔で隣接している。実例として、量子化位相差構造５２の量子化凸部５２ａと量子化凹部５２ｂは、一つずつ交互に配置されたり、複数の量子化凸部５２ａと複数の量子化凹部５２ｂとが交互に配置されたりする。
【0163】
量子化位相差構造５２において、量子化凸部５２ａおよび量子化凹部５２ｂの配列により、レリーフ面上に粗い周期の空間周波数成分と細かい周期の空間周波数成分とが重ね合わせられる。レリーフ面は、量子化位相差構造５２を内包したセルとすることができる。レリーフ面の量子化位相差構造５２において、量子化凸部５２ａが一方向に整列されたリブ状凸部と、要素構造としてサイズが一定の凹部である量子化凹部がリブ状凸部と並行して整列された溝状凹部とが、互いに隣接し、かつ、交互に配置されてよい。
【0164】
量子化凸部５２ａのサイズは、可視波長における中心波長の１／２０以上、かつ、中心波長の半分以下とできる。量子化凹部５２ｂのサイズは、可視波長における中心波長の１／２０以上、かつ、中心波長の半分以下とできる。具体的には、量子化凸部５２ａのサイズは、２５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とできる。量子化凹部５２ｂのサイズは、２５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とできる。量子化凸部５２ａは、レリーフ面と対向する平面視において、正方形とできる。
【0165】
量子化凹部５２ｂは、レリーフ面と対向する平面視において、正方形とできる。レリーフ面と対向する平面視において、量子化凸部５２ａの角は、丸くできる。レリーフ面と対向する平面視において、量子化凹部５２ｂの角は、丸くできる。
【0166】
量子化凸部５２ａおよび量子化凹部５２ｂは、仮想グリットに整列してもよい。また、量子化凸部５２ａの高さは、基準高さと同じ高さ、または、基準高さの整数倍とできる。量子化凹部５２ｂの深さは、基準深さと同じ深さ、または、基準深さの整数倍とできる。基準高さと基準深さは、同じ値であってよい。基準高さと基準深さとが同じ値である場合には、整数倍の値は、１倍以上４倍以下とできる。また、整数倍は、１倍以上８倍以下としてもよい。基準高さおよび基準深さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とできる。
【0167】
図２７は、図２６が示す１方向Ｄに沿って計算された空間周波数成分のピークを示している。レリーフ面内において予め決定された１方向Ｄに沿って空間周波数成分を計算する。レリーフ面によって再現されるホログラムの再生像が、５点の再生点群である場合には、再生点に対応する空間周波数成分Ｆ１からＦ５において、離散的な５点のピークが認められる。なお、図２７における横軸は空間周波数（１／ｍｍ）であり、縦軸は空間周波数成分の強度である。
【0168】
離散的な空間周波数成分が疎な場合、再生像は虹色の像であり、密な場合は白色像である。また、空間周波数成分の分布の粗密を調整することにより、ある観察角度における再生像が虹色の像であり、それ以外の観察角度における再生像が白色であることも可能である。
【0169】
図２８は、量子化位相差構造５２を模式的に示す断面図である。なお、図２８では、量子化位相差構造５２が形成するレリーフ面を上面として示している。
量子化位相差構造５２を備える層は、略平坦な形状を有する。量子化位相差構造５２は、層において互いに対向する面における一方の面に位置している。量子化位相差構造５２において、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃから量子化凹部５２ｂの底面５２ｄまでの長さＬは、レリーフ面における位置によらず一定である。量子化凸部５２ａの頂面５２ｃおよび量子化凹部５２ｂの底面５２ｄは、光学素子５０が形成される際のキャリアが有する表面に対して略平行であってよい。こうした量子化位相差構造５２を備える層では、長さＬに応じて、量子化位相差構造５２の反射光における色が変わる。また、量子化位相差構造５２の凹凸方向、すなわち図２８における上下方向は、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃと量子化凹部５２ｂの底面５２ｄとによって形成されるリブ状凹部と溝状凹部の延在方向に対して垂直である。こうした構造によって、反射光の射出分布をブロードとし、かつ、光の色味を崩さずに、反射光の射出分布および反射光の色を制御することが可能である。なお、量子化位相差構造５２では、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃおよび量子化凹部５２ｂの底面５２ｄの各々が、反射面として機能する。
量子化位相差構造５２を備える層は、略平坦な形状を有する。量子化位相差構造５２は、層において互いに対向する面における一方の面に位置している。量子化位相差構造５２において、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃから量子化凹部５２ｂの底面５２ｄまでの長さＬは、レリーフ面における位置によらず一定である。量子化凸部５２ａの頂面５２ｃおよび量子化凹部５２ｂの底面５２ｄは、光学素子５０が形成される際のキャリアが有する表面に対して略平行であってよい。こうした量子化位相差構造５２を備える層では、長さＬに応じて、量子化位相差構造５２の反射光における色が変わる。また、量子化位相差構造５２の凹凸方向、すなわち図２８における上下方向は、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃと量子化凹部５２ｂの底面５２ｄとによって形成されるリブ状凹部と溝状凹部の延在方向に対して垂直である。こうした構造によって、反射光の射出分布をブロードとし、かつ、光の色味を崩さずに、反射光の射出分布および反射光の色を制御することが可能である。なお、量子化位相差構造５２では、量子化凸部５２ａの頂面５２ｃおよび量子化凹部５２ｂの底面５２ｄの各々が、反射面として機能する。
【0170】
量子化凸部５２ａおよび量子化凹部５２ｂは、レリーフ面と対向する平面視において、単位長さに対して整数倍の横幅と、単位長さに対して整数倍の縦幅を有する。単位長さは、可視波長における中心波長の１／２０以上、かつ、中心波長の半分以下であってよい。単位長さは、２５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であってよい。
【0171】
なお、量子化位相差構造５２は、量子化位相差構造５２を備える層において、互いに対向する一対の面の両方に位置してもよい。レリーフ面は、位相角記録領域を含む。位相角記録領域には、上述した量子化位相差構造５２が形成される。
【0172】
光学素子５０は、量子化位相差構造５２上に、反射層を備えていてもよい。反射層は、透光性であってもよいし、隠蔽性であってもよい。反射層は、金属材料から形成されてもよい。金属材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、および、これらの合金などとすることができる。金属材料から形成される反射層は、隠蔽性の反射層とできる。
【0173】
あるいは、反射層は、レリーフ構造形成層とは屈折率が異なる誘電体層としてもよい。あるいは、反射層は、互いに隣り合う層同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、すなわち、誘電体多層膜としてもよい。なお、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち、レリーフ面と接触している層の屈折率は、レリーフ面を含む層の屈折率とは異なることが望ましい。
【0174】
誘電体層は、金属化合物、または、酸化ケイ素とであってよい。金属化合物は、金属酸化物、金属硫化物、および、フッ化金属などであってよい。誘電体層の形成材料は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｓｉ２Ｏ３、ＳｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＳ、ＣａＦ、および、ＭｇＦなどであってよい。誘電体層の反射層は、透光性とできる。
【0175】
反射層は、気相堆積法により形成することができる。気相堆積法としては、真空蒸着法およびスパッタリング法などを適用することができる。反射層の厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることができる。
【0176】
反射層は、インキを用いて形成されてもよい。反射層を形成するインキは、印刷方式に応じて、オフセットインキ、活版インキ、および、グラビアインキなどであってよい。また、反射層を形成するインキは、組成の違いに応じて、樹脂インキ、油性インキ、および、水性インキなどであってよい。また、反射層を形成するインキは、乾燥方式の違いに応じて、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキ、および、紫外線硬化型インキであってよい。
【0177】
また、反射層を形成するインキは、照明角度、または、観察角度に応じて色が変化する機能性インキであってもよい。機能性は、光学的変化インキ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）、カラーシフトインキ、および、パールインキであってよい。
【0178】
［第１像および第２像］
・レリーフ面が表示する第２像が観察される観察角度の範囲は、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像が観察される観察角度の範囲よりも大きくてもよい。この場合には、第１像が観察される観察角度の範囲の大きさと、第２像が観察される角度の範囲の大きさとが同じである場合に比べて、光学素子５０を傾けたときにおいて光学素子５０が表示する像の変化における画一性が乱される。これにより、光学素子５０が表示する像が、観察者の目をより引きやすくなる。すなわち、光学素子５０が表示する像による誘目性が高まる。
・レリーフ面が表示する第２像が観察される観察角度の範囲は、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像が観察される観察角度の範囲よりも大きくてもよい。この場合には、第１像が観察される観察角度の範囲の大きさと、第２像が観察される角度の範囲の大きさとが同じである場合に比べて、光学素子５０を傾けたときにおいて光学素子５０が表示する像の変化における画一性が乱される。これにより、光学素子５０が表示する像が、観察者の目をより引きやすくなる。すなわち、光学素子５０が表示する像による誘目性が高まる。
【0179】
・サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像と、レリーフ面が表示する第２像とは、互いに相関性を有してもよい。これにより、第１像と第２像とが互いに相関性を有しない場合に比べて、光学素子５０を観察した観察者に第１像と第２像との相関性を気付かせることによって、観察者の注意を引くことが可能である。以下、図２９から図３１を参照して、第１像と第２像とが相関性を有する場合の第１像および第２像の実例をより詳しく説明する。なお、図２９から図３１では、説明の便宜上、第１像と第２像との両方が表示された状態が示されている。
【0180】
図２９が示すように、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の第１実例では、第２像Ｐ２が第１像Ｐ１よりも外側に位置し、かつ、第１像Ｐ１の輪郭に沿う形状を有している。第１実例によれば、第１像Ｐ１の輪郭を第１像Ｐ１とは対照的な色彩を有した第２像Ｐ２によって縁取っているため、第１像Ｐ１の輪郭を際立たせることが可能である。これにより、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の誘目性を高めることができる。
【0181】
なお、第２像Ｐ２を形成するレリーフ面が、複数の画素領域Ｐｘを含み、かつ、各画素領域Ｐｘが、１つの方向に沿って延びる複数の反射面を備える場合には、レリーフ面は以下の構造であってもよい。すなわち、複数の画素領域Ｐｘにおいて、反射面の方位角が、第１像Ｐ１の輪郭から第２像Ｐ２の輪郭に向かう方向に沿って変化してもよい。これにより、反射面の方位角に応じて、第２像Ｐ２内において輝度の濃淡を生じさせることが可能である。これにより、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２による意匠性、および、誘目性を高めることができる。
【0182】
図３０が示すように、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の第２実例では、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２のうちの一方が、所定の記号または所定の物体の形状を有し、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２のうちの他方が、当該形状を表す文字である。図３０が示す実例では、第１像Ｐ１が記号であるユーロ（ＥＵＲＯ）の形状を有し、かつ、第２像Ｐ２が、形状を表す文字である。なお、第２像Ｐ２が所定の記号または所定の物体の形状を有する一方で、第１像Ｐ１が、当該形状を表す文字であってもよい。
【0183】
これにより、同一の意味を有した第１像Ｐ１と第２像Ｐ２とが、観察角度によって表示されたり表示されなかったりする。そのため、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２が意味する内容の認知度、および、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の誘目性を高めることが可能である。
【0184】
図３１が示すように、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の第３実例では、第１像Ｐ１が、第２像Ｐ２とともに一組の物体を形成する形状を有している。図３１が示す実例では、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の各々が、一組の足を形成する形状を有している。第１像Ｐ１が左足の形状を有し、第２像Ｐ２が右足の形状を有している。これにより、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の誘目性を高めることが可能である。なお、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２は、互いに一組の物体を形成する形状を有していればよく、実例として、一組の手を形成する形状を有してもよい。
【0185】
なお、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２は、互いに異なる物体の形状を有し、かつ、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の各々によって補完される１つの像を形成してもよい。すなわち、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２は、１つのだまし絵を形成してもよい。これによっても、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の誘目性を高めることができる。
【0186】
［第６実施形態］
図３２から図３５を参照して、光学素子の第６実施形態を説明する。第６実施形態の光学素子は、第５実施形態の光学素子５０と比べて、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３以外の層がレリーフ層である点が異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第６実施形態の光学素子において、第５実施形態の光学素子５０と対応する構成には、第５実施形態と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また以下では、第６実施形態の光学素子として４つの実例を順に説明する。
図３２から図３５を参照して、光学素子の第６実施形態を説明する。第６実施形態の光学素子は、第５実施形態の光学素子５０と比べて、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３以外の層がレリーフ層である点が異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第６実施形態の光学素子において、第５実施形態の光学素子５０と対応する構成には、第５実施形態と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。また以下では、第６実施形態の光学素子として４つの実例を順に説明する。
【0187】
［第１実例］
図３２を参照して、第１実例の光学素子を説明する。
図３２が示すように、光学素子６０は、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備えている。光学素子６０は、レリーフ面６１Ｒｅを含むレリーフ層６１をさらに備えている。レリーフ面６１Ｒｅは、上述した裏面１１Ｒおよび表面１２Ｆとは異なる面である。レリーフ面６１Ｒｅは複数の反射面を含み、互いに隣り合う反射面間のピッチが、サブ波長格子１１Ｇのピッチよりも大きい。レリーフ面６１Ｒｅは、レリーフ層６１の裏面６１Ｒに含まれる。
図３２を参照して、第１実例の光学素子を説明する。
図３２が示すように、光学素子６０は、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備えている。光学素子６０は、レリーフ面６１Ｒｅを含むレリーフ層６１をさらに備えている。レリーフ面６１Ｒｅは、上述した裏面１１Ｒおよび表面１２Ｆとは異なる面である。レリーフ面６１Ｒｅは複数の反射面を含み、互いに隣り合う反射面間のピッチが、サブ波長格子１１Ｇのピッチよりも大きい。レリーフ面６１Ｒｅは、レリーフ層６１の裏面６１Ｒに含まれる。
【0188】
光学素子６０は、反射層６２と、接着層６３とをさらに備えている。反射層６２は、レリーフ面６１Ｒｅに接し、かつ、レリーフ面６１Ｒｅの凹凸に追従する形状を有している。接着層６３は、反射層６２に対してレリーフ層６１とは反対側において反射層６２に接している。光学素子６０において、第３層１３が接着層として機能している。これにより、第１層１１および第２層１２から構成される多層体が、第３層１３によってレリーフ層６１に貼り付けられている。そのため、光学素子６０では、光学素子６０の厚さ方向から見て、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面６１Ｒｅとが重なっている。
【0189】
接着層６３は、反射層６２においてレリーフ層６１に接する面とは反対側の面の全体に位置してもよいし、一部に位置してもよい。
第１実例の光学素子６０によれば、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３から構成される第１多層体と、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３から構成される第２多層体とを個別に製造することができる。また、第１実例の光学素子６０によれば、接着層６３を用いて光学素子６０を被接着体に貼り付けることができる。
第１実例の光学素子６０によれば、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３から構成される第１多層体と、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３から構成される第２多層体とを個別に製造することができる。また、第１実例の光学素子６０によれば、接着層６３を用いて光学素子６０を被接着体に貼り付けることができる。
【0190】
［第２実例］
図３３を参照して、第２実例の光学素子を説明する。
図３３が示すように、光学素子６０は、上述した第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。第２実例の光学素子６０は、さらに、第３層１３とレリーフ層６１との間に基材６４を備えている。基材６４において互いに隣り合う一対の面では、第３層１３が一方の面に位置し、レリーフ層６１が他方の面に位置している。基材６４は光透過性を有している。基材６４は、光学素子６０の製造時に、基材６４に対して形成される第１層１１およびレリーフ層６１の支持層として機能することができる。第２実例の光学素子６０は、レリーフ層６１に対して基材６４側から観察される。
図３３を参照して、第２実例の光学素子を説明する。
図３３が示すように、光学素子６０は、上述した第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。第２実例の光学素子６０は、さらに、第３層１３とレリーフ層６１との間に基材６４を備えている。基材６４において互いに隣り合う一対の面では、第３層１３が一方の面に位置し、レリーフ層６１が他方の面に位置している。基材６４は光透過性を有している。基材６４は、光学素子６０の製造時に、基材６４に対して形成される第１層１１およびレリーフ層６１の支持層として機能することができる。第２実例の光学素子６０は、レリーフ層６１に対して基材６４側から観察される。
【0191】
［第３実例］
図３４を参照して、第３実例の光学素子を説明する。
図３４が示すように、光学素子６０では、上述した第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。第３実例の光学素子６０は、さらに、第１基材６５と第２基材６６とを備えている。第１基材６５は、第３層１３とレリーフ層６１との間に位置している。第３層１３は接着層として機能し、これにより、第１層１１および第２層１２から構成される多層体が第３層１３によって第１基材６５に接着されている。接着層６３は、第２基材６６に接着されている。第１基材６５は、光透過性を有する。一方で、第２基材６６は、光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。
図３４を参照して、第３実例の光学素子を説明する。
図３４が示すように、光学素子６０では、上述した第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。第３実例の光学素子６０は、さらに、第１基材６５と第２基材６６とを備えている。第１基材６５は、第３層１３とレリーフ層６１との間に位置している。第３層１３は接着層として機能し、これにより、第１層１１および第２層１２から構成される多層体が第３層１３によって第１基材６５に接着されている。接着層６３は、第２基材６６に接着されている。第１基材６５は、光透過性を有する。一方で、第２基材６６は、光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。
【0192】
第１層１１、第２層１２、および、第３層１３から構成される第１多層体は、サブ波長格子１１Ｇと対向する平面視において、第１基材６５の一部に位置している。レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備える第２多層体は、レリーフ面６１Ｒｅと対向する平面視において、第２基材６６の一部に位置している。光学素子６０の厚さ方向から見て、第１層１１はレリーフ層６１に重なっている。
【0193】
［第４実例］
図３５を参照して、第４実例の光学素子を説明する。
図３５が示すように、光学素子６０は、第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。光学素子６０は、さらに、第１基材６５、および、第２基材６６を備えている。第３層１３は接着層として機能し、第３層１３はレリーフ層６１に接着している。接着層６３は、第２基材６６に接着している。
図３５を参照して、第４実例の光学素子を説明する。
図３５が示すように、光学素子６０は、第１実例の光学素子６０と同様、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備えている。光学素子６０は、さらに、第１基材６５、および、第２基材６６を備えている。第３層１３は接着層として機能し、第３層１３はレリーフ層６１に接着している。接着層６３は、第２基材６６に接着している。
【0194】
上述した第１多層体は、サブ波長格子１１Ｇと対応する平面視において、第１基材６５の一部に位置している。第２多層体は、レリーフ面６１Ｒｅと対向する平面視において、第２基材６６の一部に位置している。光学素子６０の厚さ方向から見て、第１層１１はレリーフ層６１に重なっている。
【0195】
光学素子６０は、接着層６３に対して反射層６２側から観察される。そのため、第１基材６５は、光透過性を有する。一方で、第２基材６６は、光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。
【0196】
なお、光学素子６０の第１実例から第３実例において、各基材には、紙およびプラスチックフィルムなどを用いることができる。各基材には印刷が施されていてもよい。または、各基材は多層体であり、基材を構成する複数の層において、少なくとも一部の層に印刷が施されてもよい。
【0197】
以上説明したように、第６実施形態の光学素子によれば、上述した（１０）に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
（１２）第１層１１、第２層１２、および、第３層１３以外の層がレリーフ面を備えるレリーフ層であるため、レリーフ層における設計の自由度が高まる。
（１２）第１層１１、第２層１２、および、第３層１３以外の層がレリーフ面を備えるレリーフ層であるため、レリーフ層における設計の自由度が高まる。
【0198】
［第６実施形態の変形］
なお、上述した第６実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
なお、上述した第６実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
【0199】
［基材］
・第１実例から第３実例の光学素子６０において、サブ波長格子１１Ｇと対向する平面視において、各基材は、第１多層体および第２多層体の少なくとも一方よりも小さくてもよい。
・第１実例から第３実例の光学素子６０において、サブ波長格子１１Ｇと対向する平面視において、各基材は、第１多層体および第２多層体の少なくとも一方よりも小さくてもよい。
【0200】
・第１層１１を含む第１多層体、および、レリーフ層６１を含む第２多層体は、２つの基材の間に内包されてもよい。言い換えれば、第１多層体および第２多層体の各々は、２つの基材によって挟まれた状態で、ラミネートされてもよい。
【0201】
・各基材は、レーザー光線の照射によって発色するレーザー発色層であってもよい。そして、第１実例における基材６４は、レーザー光線の照射によって基材６４に記憶された情報を含んでもよい。
【0202】
また、第２実例の光学素子６０において、第１基材６５および第２基材６６の少なくとも一方が、レーザー光線の照射によって記憶された情報を含むことができる。第１基材６５が情報を含む場合には、光学素子６０の厚さ方向から見て、レリーフ面６１Ｒｅが表示する第２像と、第１基材６５が含む情報とを重ねることによって、第２像の一部のみが視認される。これにより、光学素子６０において、偽造に対する耐性が高まる。これに対して、第２基材６６が情報を含む場合には、光学素子６０の厚さ方向から見て、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像の全体と、レリーフ面が表示する第２像の全体とが視認される。
【0203】
第３実例の光学素子６０において、第１基材６５が情報を含む場合には、光学素子６０の厚さ方向から見て、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像、および、レリーフ面６１Ｒｅが表示する第２像と、第１基材６５が含む情報とを重ねることによって、第１像の一部、および、第２像の一部のみが視認される。これにより、光学素子６０において、偽造に対する耐性が高まる。これに対して、第２基材６６が情報を含む場合には、光学素子６０の厚さ方向から見て、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像の全体と、レリーフ面が表示する第２像の全体とが視認される。
【0204】
［第７実施形態］
図３６を参照して、光学素子を備える転写箔を説明する。第７実施形態では、転写箔が備える光学素子が、第５実施形態の光学素子５０における第１実例である場合を、転写箔の一形態として説明する。
図３６を参照して、光学素子を備える転写箔を説明する。第７実施形態では、転写箔が備える光学素子が、第５実施形態の光学素子５０における第１実例である場合を、転写箔の一形態として説明する。
【0205】
図３６が示すように、転写箔７０は、光学素子５０と、光学素子５０を被転写体に接着させるための接着層７１と、を含む接着体を備えている。転写箔７０は、さらに、支持層７２と剥離層７３とを備えている。転写箔７０において、支持層７２、剥離層７３、光学素子５０、および、接着層７１が、記載の順に積み重なっている。被転写体に転写された後の光学素子５０は、剥離層７３に対して光学素子５０とは反対側から観察される。そのため、剥離層７３は光透過性を有する。一方で、光学素子５０が転写されるとき、剥離層７３は支持層７２から剥離されるため、支持層７２は光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。
【0206】
転写箔７０は、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面１３Ｒｅとを含む。そのため、被転写体には、転写箔７０の一部を転写するのみによって、第１像Ｐ１と第２像Ｐ２とを表示する光学素子５０を転写することができる。光学素子５０の転写には、ホットスタンプ方式を用いることができる。
【0207】
［第７実施形態の変形］
［転写箔］
・サブ波長格子１１Ｇを含む第１転写箔と、レリーフ面１３Ｒｅを含む第２転写箔とを準備し、２つの転写箔を用いて光学素子を形成することが可能である。この場合には、光学素子の厚さ方向から見て、第１転写箔が含むサブ波長格子１１Ｇと、第２転写箔が含むレリーフ面１３Ｒｅとが重なるように、被転写体に対して第１転写箔の一部と第２転写箔の一部とを転写すればよい。この場合には、光学素子を形成するときに、第１転写箔の一部が転写される位置と、第２転写箔の一部が転写される位置との位置合わせが必要である。そのため、光学素子において、偽造に対する耐性が高められる。
［転写箔］
・サブ波長格子１１Ｇを含む第１転写箔と、レリーフ面１３Ｒｅを含む第２転写箔とを準備し、２つの転写箔を用いて光学素子を形成することが可能である。この場合には、光学素子の厚さ方向から見て、第１転写箔が含むサブ波長格子１１Ｇと、第２転写箔が含むレリーフ面１３Ｒｅとが重なるように、被転写体に対して第１転写箔の一部と第２転写箔の一部とを転写すればよい。この場合には、光学素子を形成するときに、第１転写箔の一部が転写される位置と、第２転写箔の一部が転写される位置との位置合わせが必要である。そのため、光学素子において、偽造に対する耐性が高められる。
【0208】
［光学素子］
・転写箔は、上述した光学素子５０に代えて、第１実施形態の光学素子１０、第２実施形態の光学素子２０、第３実施形態の光学素子３０、および、第４実施形態の光学素子４０を含んでもよい。また、転写箔は、上述した光学素子５０に代えて、第５実施形態における第２実例の光学素子５０、第６実施形態における第１実例および第２実例の光学素子６０を含んでもよい。
・転写箔は、上述した光学素子５０に代えて、第１実施形態の光学素子１０、第２実施形態の光学素子２０、第３実施形態の光学素子３０、および、第４実施形態の光学素子４０を含んでもよい。また、転写箔は、上述した光学素子５０に代えて、第５実施形態における第２実例の光学素子５０、第６実施形態における第１実例および第２実例の光学素子６０を含んでもよい。
【0209】
［第８実施形態］
図３７および図３８を参照して、第８実施形態の認証体を説明する。以下では、認証体の実例として、ＩＤカードを説明する。なお、ＩＤカードは、第６実施形態の光学素子６０における第３実例をＩＤカードの一部として含んでいる。
図３７および図３８を参照して、第８実施形態の認証体を説明する。以下では、認証体の実例として、ＩＤカードを説明する。なお、ＩＤカードは、第６実施形態の光学素子６０における第３実例をＩＤカードの一部として含んでいる。
【0210】
［ＩＤカードの構成］
図３７が示すように、ＩＤカード８０は、ＩＤカード８０の表面８０Ｆと対向する平面視において、２次元的に広がる板状を有している。ＩＤカード８０は、表面８０Ｆを介して、第１画像８１、第２画像８２、および、第３画像８３を表示する。また、ＩＤカード８０は、表面８０Ｆを介して第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を表示する。
図３７が示すように、ＩＤカード８０は、ＩＤカード８０の表面８０Ｆと対向する平面視において、２次元的に広がる板状を有している。ＩＤカード８０は、表面８０Ｆを介して、第１画像８１、第２画像８２、および、第３画像８３を表示する。また、ＩＤカード８０は、表面８０Ｆを介して第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を表示する。
【0211】
本実施形態では、第１画像８１は、顔画像８１ａと背景画像８１ｂとを含んでいる。顔画像８１ａは、ＩＤカード８０の所有者の顔を示す画像である。背景画像８１ｂは、顔画像８１ａを内部に含み、顔画像８１ａの背景を構成している。第２画像８２は、ＩＤカード８０の所有者に関する情報を含んでいる。第２画像８２は、文字および数字によって表現される情報を含んでいる。第３画像８３は、ＩＤカード８０に関する情報を含んでいる。第３画像８３が含む情報は、ＩＤカード８０の名称である。なお、ＩＤカード８０は、表面８０Ｆを介して第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を表示することが可能であればよい。上述した画像は、ＩＤカード８０が表示することが可能な画像の実例である。
【0212】
図３８は、図３７におけるＩＶ‐ＩＶ線に沿うＩＤカード８０の断面構造を示している。
図３８が示すように、認証体の実例であるＩＤカード８０は、光学素子６０を備えている。ＩＤカード８０が備える光学素子６０では、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備える第１多層体が、剥離層６８をさらに備えている。剥離層６８は、第１層１１を覆っている。レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備える第２多層体は、剥離層６９をさらに備えている。剥離層６９は、レリーフ層６１を覆っている。光学素子６０において、第２多層体は、第１基材６５によって覆われている。
図３８が示すように、認証体の実例であるＩＤカード８０は、光学素子６０を備えている。ＩＤカード８０が備える光学素子６０では、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３を備える第１多層体が、剥離層６８をさらに備えている。剥離層６８は、第１層１１を覆っている。レリーフ層６１、反射層６２、および、接着層６３を備える第２多層体は、剥離層６９をさらに備えている。剥離層６９は、レリーフ層６１を覆っている。光学素子６０において、第２多層体は、第１基材６５によって覆われている。
【0213】
第２基材６６の全体が、レーザー光線の照射前において、レーザー光線の照射によって発色する特性を有している。ＩＤカード８０が備える第２基材６６は、レーザー光線の照射によって発色した部分である第１発色部６６ａと、第２発色部６６ｂとを含んでいる。第１発色部６６ａは、顔画像８１ａを表示する部分であり、第２発色部６６ｂは、第２画像８２を表示する部分である。
【0214】
ＩＤカード８０は、白色層９１、下部保護層９２、および、上部保護層９３を備えている。白色層９１は、白色に着色された層であり、第２基材６６に接している。白色層９１のなかで、第２基材６６に接する面の一部には、印刷９４が施されている。ＩＤカード８０の厚さ方向から見て、印刷９４は、第１発色部６６ａと重なる領域に位置している。印刷９４は、背景画像８１ｂを表示する。
【0215】
下部保護層９２は、白色層９１のなかで、第２基材６６に接する面とは反対側の面に位置している。上部保護層９３は、第１基材６５を覆い、かつ、第１基材６５との間に第１多層体を内包している。上部保護層９３は、光透過性を有している。一方で、下部保護層９２は、光透過性を有してもよいし、光透過性を有しなくてもよい。
【0216】
［第８実施形態の変形］
［認証体］
・認証体は、ＩＤカードに限らず、パスポートなどの所有者を認証するために用いられる他の認証体として具体化されてもよい。
［認証体］
・認証体は、ＩＤカードに限らず、パスポートなどの所有者を認証するために用いられる他の認証体として具体化されてもよい。
【0217】
［光学素子］
・認証体は、上述した光学素子６０に代えて、第１実施形態の光学素子１０、第２実施形態の光学素子２０、第３実施形態の光学素子３０、第４実施形態の光学素子４０、および、第５実施形態の光学素子５０を含んでもよい。また、認証体は、上述した光学素子６０に代えて、第６実施形態の第１実例、第２実例、および、第４実例における光学素子６０を備えてもよい。
・認証体は、上述した光学素子６０に代えて、第１実施形態の光学素子１０、第２実施形態の光学素子２０、第３実施形態の光学素子３０、第４実施形態の光学素子４０、および、第５実施形態の光学素子５０を含んでもよい。また、認証体は、上述した光学素子６０に代えて、第６実施形態の第１実例、第２実例、および、第４実例における光学素子６０を備えてもよい。
【0218】
【0219】
［ＩＤカードの構成］
図３９を参照して、ＩＤカードの構成を説明する。ＩＤカードの実例として、第１実施形態の光学素子１０を備えるＩＤカードについて説明するが、ＩＤカードは、第１実施形態の光学素子１０に限らず、第２実施形態から第６実施形態の各々における光学素子を備えてもよい。
図３９を参照して、ＩＤカードの構成を説明する。ＩＤカードの実例として、第１実施形態の光学素子１０を備えるＩＤカードについて説明するが、ＩＤカードは、第１実施形態の光学素子１０に限らず、第２実施形態から第６実施形態の各々における光学素子を備えてもよい。
【0220】
ＩＤカード１００は、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３に加えて、表示層１０１をさらに備えている。表示層１０１は、所定の情報を表示することができる。表示層１０１は、文字、数字、図形、および、ＱＲコード（登録商標）などで所定の情報を表示することができる。ＩＤカード１００は、第１層１１において第２層１２に接する面とは反対側の面として、表面１００Ｆを含んでいる。
【0221】
表示層１０１は、第３層１３に接する表示面１０１Ｆ上に施された印刷によって、所定の情報を表示することができる。表示面１０１Ｆの印刷は、活版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷で形成できる。印刷のインキには、機能性インキを用いることができる。機能性インキは、ＩＤカード１００に光を照射する光源の種類あるいは状態に応じて色が変わるインキ、および、観察者の観察角度に応じて色や光沢が変わるインキなどである。光源の種類あるいは状態に応じて色が変化するインキは、蓄光インキ、蛍光インキ、および、フォトクロミックインキとできる。観察角度に応じて色や光沢が変わるインキは、パールインキ、磁性インキ、および、カラーシフトインキとできる。
【0222】
蓄光インキは、太陽光や蛍光灯などから放出された光エネルギーを吸収し、かつ、蓄積し、暗闇において徐々に発光する機能を有している。フォロクロミックインキは、紫外線に反応して発色するインキである。フォトクロミックインキは、フォトクロミックインキに対する紫外線の照射量に応じて、レッド、ブルー、パープル、および、イエローなどの互いに異なる色を呈する機能を有している。パールインキは、パール顔料が添加されたインキである。パールインキの光沢は、観察角度に応じて変わる。パールインキは、パール顔料として偏光パールから形成されたパール顔料を含むことによって、観察角度に応じて色調も変わる。機能性インキによれば、表示面１０１Ｆに形成された印刷の色が変わるか否かを容易に確認することができる。そのため、ＩＤカード１００の真贋を、印刷の色に基づいて確実に判定することができる。
【0223】
なお、表示面１０１Ｆに印刷を施す方法には、インクジェット方式、サーマルプリンタ方式、および、レーザー方式などを用いてもよい。これらの方式によれば、表示面１０１Ｆに形成する情報をＩＤカード１００ごとに設定することが可能である。そのため、複数のＩＤカード１００に共通する柄などは、上述した印刷によって相対的に高い速度で印刷し、かつ、各ＩＤカード１００に固有の個人情報は、インクジェット方式、サーマルプリンタ方式、および、レーザー方式などを用いて印刷することが好ましい。
【0224】
なお、上述したように、ＩＤカード１００が備える光学素子は、第１実施形態の光学素子１０に限らず、第５実施形態および第６実施形態の各々における光学素子であってもよい。すなわち、ＩＤカード１００は、サブ波長格子１１Ｇが表示する第１像Ｐ１、レリーフ面が表示する第２像Ｐ２、および、表示層１０１が表示する第３像を表示することが可能であってもよい。こうしたＩＤカード１００では、第１像Ｐ１の輝度、および、第２像Ｐ２の輝度が十分に高い場合には、第１像Ｐ１が表示される観察角度、および、第２像Ｐ２が表示される観察角度の各々では、第３像が視認されにくい。一方で、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方が表示されない観察角度では、第３像が視認される。それゆえに、観察者は、第３像を視認することができる。
【0225】
第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の各々が視認される観察角度は、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の各々が発現する観察角度、すなわち、サブ波長格子１１Ｇおよびレリーフ面の形状によって、任意に設定することが可能である。
【0226】
ＩＤカード１００において、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３から構成される多層体は、３つの層が積み重なる方向において、７０％以上の透過率を有することが好ましい。これにより、ＩＤカード１００が表示する像が視認されやすい。例えば、道路運送車両の保安基準における第１９５条では、自動車の前面ガラスおよび側面ガラスの各々における透過率が７０％以上であることが義務づけられている。こうした基準に鑑みても、人が情報を明瞭かつ確実に視認する上では、情報を表示するための光が透過する透過体の透過率が７０％以上であることが好ましいと言える。
【0227】
透明な多層体の透過率は、分光光度計を用いて測定することができる。ＩＤカード１００が観察される環境では、光源が太陽光または蛍光灯であることが想定される。そのため、ＩＤカード１００に用いられる多層体の透過率として、５００ｎｍの波長における透過率を測定することが好ましい。多層体の透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３７５：２００８「プラスチックの全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に準拠する方法で測定することが好ましい。
【0228】
［ＩＤカードの作用］
図４０から図４６を参照して、ＩＤカード１００の作用を説明する。以下では、ＩＤカード１００の第１実例における作用と、ＩＤカード１００の第２実例における作用とを順に説明する。なお、ＩＤカード１００の第１実例は、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面とを含む光学素子を備え、かつ、観察者の目視によってＩＤカード１００の真贋が判定される構成である。これに対して、ＩＤカード１００の第２実例は、サブ波長格子１１Ｇを含む一方で、レリーフ面を含まない光学素子を備え、かつ、検証器によってＩＤカード１００の真贋が判定される構成である。
図４０から図４６を参照して、ＩＤカード１００の作用を説明する。以下では、ＩＤカード１００の第１実例における作用と、ＩＤカード１００の第２実例における作用とを順に説明する。なお、ＩＤカード１００の第１実例は、サブ波長格子１１Ｇとレリーフ面とを含む光学素子を備え、かつ、観察者の目視によってＩＤカード１００の真贋が判定される構成である。これに対して、ＩＤカード１００の第２実例は、サブ波長格子１１Ｇを含む一方で、レリーフ面を含まない光学素子を備え、かつ、検証器によってＩＤカード１００の真贋が判定される構成である。
【0229】
【0230】
図４０が示すように、観察者ＯＢは、ＩＤカード１００を手に持った状態でＩＤカード１００を視認する。基準平面Ｐｈ０は、観察者ＯＢがＩＤカード１００の観察を開始するときにＩＤカード１００が配置される平面である。基準平面Ｐｈ０は、ＩＤカード１００の真贋を判定するときのベース面である。観察者ＯＢは、基準平面Ｐｈ０に配置したＩＤカード１００を、第１平面Ｐｈ１、第２平面Ｐｈ２、および、第３平面Ｐｈ３の各々に沿うように傾ける。観察者ＯＢは、ＩＤカード１００が各平面Ｐｈ１，Ｐｈ２，Ｐｈ３の各々に位置するときに、ＩＤカード１００を観察する。基準平面Ｐｈ０と第１平面Ｐｈ１とが形成する角度が第１角度θ１であり、基準平面Ｐｈ０と第２平面Ｐｈ２とが形成する角度が第２角度θ２であり、基準平面Ｐｈ０と第３平面Ｐｈ３とが形成する角度が第３角度θ３である。第１角度θ１は、第２角度θ２および第３角度θ３よりも大きく、かつ、第２角度θ２は、第３角度θ３よりも大きい。
【0231】
光源ＬＳは、ＩＤカード１００に対して観察者ＯＢとは反対側に位置している。言い換えれば、光源ＬＳは、観察者ＯＢの前方に位置している。光源ＬＳ、ＩＤカード１００、および、観察者ＯＢは、ＩＤカード１００に入射した光源ＬＳの光が、ＩＤカード１００において、観察者ＯＢに向けて反射されるような相対位置で配置されている。ＩＤカード１００を観察するときには、点光源からの光が一方向からＩＤカード１００に入射することが好ましい。しかしながら、実際には、ＩＤカード１００の観察時には、蛍光灯からの光や外光が、様々な方向からＩＤカード１００に入射する。この場合であっても、ＩＤカード１００に入射した光に、ＩＤカード１００において観察者ＯＢに向けて反射される光が含まれていれば、ＩＤカード１００から射出される光の輝度が低くなるものの、観察者ＯＢは、ＩＤカード１００が表示する情報を視認することができる。
【0232】
図４１から図４３は、それぞれＩＤカード１００が表示する像を示している。図４１は、ＩＤカード１００が第１平面Ｐｈ１に配置されたときにＩＤカード１００が示す像であり、図４２は、ＩＤカード１００が第２平面Ｐｈ２に配置されたときにＩＤカード１００が示す像である。図４３は、ＩＤカード１００が第３平面Ｐｈ３に配置されたときにＩＤカード１００が示す像である。なお、ＩＤカード１００は、第１像Ｐ１、第２像Ｐ２、および、第３像Ｐ３を表示することが可能に構成されている。
【0233】
図４１が示すように、観察者ＯＢがＩＤカード１００を第１平面Ｐｈ１に配置したとき、ＩＤカード１００は、第３像Ｐ３のみを表示している。なお、第３像Ｐ３は、ＩＤカード１００の所有者に関する個人情報を含んでいる。第３像Ｐ３が含む所有者に関する個人情報は、所有者の顔写真、および、氏名、ＩＤ番号などである。観察者ＯＢがＩＤカード１００を第１平面Ｐｈ１に配置したときには、ＩＤカード１００は、第３像Ｐ３の全てを、表面１００Ｆを介して外部に表示する。
【0234】
図４２が示すように、観察者ＯＢがＩＤカード１００を第２平面Ｐｈ２に配置したとき、ＩＤカード１００は、第２像Ｐ２を表示する。ＩＤカード１００の表面１００Ｆと対向する平面視において、第２像Ｐ２は第３像Ｐ３の一部に重なる。そのため、本実施形態では、第３像Ｐ３の一部は、第２像Ｐ２によって隠蔽される。なお、第２像Ｐ２の輝度は、第３像Ｐ３の一部を完全に隠蔽しない程度の輝度であってもよい。
【0235】
図４３が示すように、観察者ＯＢがＩＤカード１００を第３平面Ｐｈ３に配置したとき、ＩＤカード１００は、第１像Ｐ１を表示する。一方で、ＩＤカード１００は、第２像Ｐ２を表示しない。ＩＤカード１００の表面１００Ｆと対向する平面視において、第１像Ｐ１は第３像Ｐ３の一部に重なる。そのため、本実施形態では、第３像Ｐ３の一部は、第１像Ｐ１によって隠蔽される。なお、第１像Ｐ１の輝度は、第３像Ｐ３の一部を完全には隠蔽しない程度の輝度であってもよい。
【0236】
このように、観察者ＯＢがＩＤカード１００を基準平面Ｐｈ０に対して前方に傾けた場合に、ＩＤカード１００は、ＩＤカード１００の位置に応じて、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を表示する。言い換えれば、観察者ＯＢが、観察空間において、ＩＤカード１００のなかで観察者ＯＢが把持した部分の位置をほぼ固定した状態で、ＩＤカード１００の表面１００Ｆを観察者ＯＢに近づけた場合に、ＩＤカード１００の位置に応じて、ＩＤカード１００は、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を表示する。
【0237】
なお、観察者ＯＢが、第２平面Ｐｈ２をベース面として、ＩＤカード１００を左右に傾けた場合にも、観察者ＯＢは、ＩＤカード１００が表示する第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を視認することは可能である。言い換えれば、観察者ＯＢが、観察空間において、ＩＤカード１００の表面１００Ｆと観察者ＯＢとの間の距離をほぼ変えずに、ＩＤカード１００を傾けたときにも、観察者ＯＢは、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２を視認することは可能である。しかしながら、観察者ＯＢは、第２像Ｐ２を容易に視認することができる一方で、観察者ＯＢは、以下の理由から、限られた観察条件においてのみ第１像Ｐ１を観察することができる。
【0238】
上述したように、第１像Ｐ１は、ＩＤカード１００の表面に対する放線を含む平面に対して、光源ＬＳと観察者ＯＢとが対象な角度に位置する場合にのみ観察者ＯＢによって視認される。そのため、第２平面Ｐｈ２を基準としてＩＤカード１００を左右に傾けた場合には、第２平面Ｐｈ２が基準平面Ｐｈ０と形成する角度が第３角度θ３である必要がある。ここで、第２平面Ｐｈ２は、観察者ＯＢが無意識にＩＤカード１００を手に取ったときにＩＤカード１００を配置する平面である。そのため、第２平面Ｐｈ２と基準平面Ｐｈ０とが形成する角度が第３角度θ３に一致する確率は低い。これに対して、観察者ＯＢが基準平面Ｐｈ０に対してＩＤカード１００を前後に傾けたときに、観察者ＯＢが第３平面Ｐｈ３にＩＤカード１００を配置する確率が高い。
【0239】
それゆえに、ＩＤカード１００を観察するときには、観察者ＯＢの視線を含む平面に対して斜め上方に光源ＬＳが位置する状態で、観察者ＯＢがＩＤカード１００を前後に傾けることが好ましい。これにより、観察者ＯＢが、第１像Ｐ１および第２像Ｐ２の両方を観察する確率が高まる。そのため、観察者ＯＢによるＩＤカード１００の真贋の判定が、正確に行われやすい。
【0240】
【0241】
図４４が示すように、ＩＤカード１００の表面１００Ｆに、光源ＬＳからの光を入射角αで入射させ、かつ、射出角βで反射される反射光が検証器Ｖに入力されるように、ＩＤカード１００の真贋を判定するための環境を設定する。検証器Ｖは、画像を読み取ることが可能なカメラ、および、輝度の分布を読み取ることが可能なセンサーなどとできる。検証器Ｖは、第１像Ｐ１を画像、もしくは、輝度などの光学的な情報として処理することが可能な機器であればよい。
【0242】
図４５は、真正のＩＤカード１００が表示する像を示している。一方で、図４６は、偽のＩＤカード２００が表示する像を示している。なお、図４５および図４６は、特定の観察条件において、各ＩＤカード１００，２００が表示する像を示している。
【0243】
図４５が示すように、真正のＩＤカード１００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコード（登録商標）Ｐ３ａを示している。
これに対して、図４６が示すように、偽のＩＤカード２００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを示すと同時に、第１像Ｐ１も表面２００Ｆを介して表示している。ここで、検証器Ｖは、上述した観察条件において、ＩＤカード１００が表示するＱＲコードＰ３ａを読み取った場合に、ＩＤカード１００が真正であると判定する。この場合には、ＩＤカード１００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを表示し、かつ、ＱＲコードＰ３ａが他の像とは重ならないため、検証器Ｖは、ＩＤカード１００を真正のＩＤカード１００であると判定する。これに対して、ＩＤカード２００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを表示するものの、ＩＤカード１００の厚さ方向から見て、ＱＲコードＰ３ａに重なるように第１像Ｐ１を表示する。言い換えれば、検証器Ｖが読み取った情報には、ＱＲコード以外の情報も含まれる。そのため、検証器Ｖは、ＩＤカード２００が偽物であると判定する。
これに対して、図４６が示すように、偽のＩＤカード２００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを示すと同時に、第１像Ｐ１も表面２００Ｆを介して表示している。ここで、検証器Ｖは、上述した観察条件において、ＩＤカード１００が表示するＱＲコードＰ３ａを読み取った場合に、ＩＤカード１００が真正であると判定する。この場合には、ＩＤカード１００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを表示し、かつ、ＱＲコードＰ３ａが他の像とは重ならないため、検証器Ｖは、ＩＤカード１００を真正のＩＤカード１００であると判定する。これに対して、ＩＤカード２００は、第３像Ｐ３の一部としてＱＲコードＰ３ａを表示するものの、ＩＤカード１００の厚さ方向から見て、ＱＲコードＰ３ａに重なるように第１像Ｐ１を表示する。言い換えれば、検証器Ｖが読み取った情報には、ＱＲコード以外の情報も含まれる。そのため、検証器Ｖは、ＩＤカード２００が偽物であると判定する。
【0244】
本実施形態では、ＩＤカード１００，２００が表示するコードとしてＱＲコードＰ３ａを示したが、ＩＤカード１００，２００が表示するコードは検証器Ｖによる読み取りが可能な他のコードでもよい。他のコードは、バーコードとできる。なお、検証器Ｖによる判定には、第３像Ｐ３ではなく、第１像Ｐ１を用いてもよいし、第２像Ｐ２を用いてもよい。
【0245】
また、上述した実例では、検証器Ｖの位置が一カ所に固定されているが、検証器Ｖが可動式であり、かつ、検証器Ｖが、上述した射出角βに加えて、射出角βとは異なる角度である角度γでもＩＤカード１００から射出された光を読み取ってもよい。この場合には、互いに異なる角度において得られた２つの情報を用いることによって、ＩＤカード１００の真贋を二段階で判定することができる。これにより、真贋判定の確度をより高めることができる。
【0246】
［光学素子の形成材料］
以下、光学素子の形成に用いることが可能な材料を説明する。以下では、光学素子のなかで、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３の各々を形成するための材料を説明する。
以下、光学素子の形成に用いることが可能な材料を説明する。以下では、光学素子のなかで、第１層１１、第２層１２、および、第３層１３の各々を形成するための材料を説明する。
【0247】
［第１層および第３層］
第１層１１および第３層１３の各々の材料には、以下に挙げる各種の樹脂を用いることができる。各層を形成するための材料は、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、および、セルロース系樹脂などとできる。第１層および第３層の形成材料には、これらの樹脂のうちの１つのみを用いてもよいし、２つ以上を混合してもよい。第１層１１および第３層１３を形成するための材料は、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、および、光安定化剤などの少なくとも１つを含んでもよい。
第１層１１および第３層１３の各々の材料には、以下に挙げる各種の樹脂を用いることができる。各層を形成するための材料は、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、および、セルロース系樹脂などとできる。第１層および第３層の形成材料には、これらの樹脂のうちの１つのみを用いてもよいし、２つ以上を混合してもよい。第１層１１および第３層１３を形成するための材料は、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、および、光安定化剤などの少なくとも１つを含んでもよい。
【0248】
第１層１１および第３層１３の各々を形成する方法は、熱エンボス法、キャスト法、および、フォトポリマー法とできる。フォトポリマー法では、プラスチックフィルムなどの平坦な基材と、金属製のスタンパとの間に、放射線硬化樹脂を流し込む。そして、放射線の照射によって放射線硬化樹脂を硬化させた後、硬化された樹脂膜を基材ごと金属製のスタンパから剥離する。フォトポリマー法では、熱可塑性樹脂を利用するプレス法やキャスト法に比べて、微細凹凸構造の転写精度が高く、耐熱性や耐薬品性にも優れている。
【0249】
［第２層］
第２層１２の材料には、上述したように、光透過性を有した誘電体を用いることができる。誘電体には、金属、金属化合物、ケイ素化合物、または、これらの混合物を用いることができる。誘電体には、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉｘＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、および、ＩＴＯなどを挙げることができる。
第２層１２の材料には、上述したように、光透過性を有した誘電体を用いることができる。誘電体には、金属、金属化合物、ケイ素化合物、または、これらの混合物を用いることができる。誘電体には、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉｘＯｘ、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、および、ＩＴＯなどを挙げることができる。
【0250】
第２層１２を形成する方法は、物理気相成長法、および、化学気相成長法などとできる。物理気相成長法は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、および、イオンクラスタービーム法とできる。化学気相成長法は、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、および、光化学気相成長法とできる。真空蒸着法は生産性が向上しやすい。イオンプレーティング法は、良い膜質の反射層を得やすい。なお、物理気相成長法および化学気相成長法における成膜条件は、反射層の形成材料に応じて適宜選択されればよい。
【0251】
第２層１２は、各種の印刷方式、キャスト方式、および、ダイコート方式などで形成することもできる。この場合には、上述した誘電体の少なくとも１つが分散した樹脂で、第２層１２を形成することができる。
【0252】
［試験例］
［試験例１］
以下、試験例１を説明する。試験例１は、上述した第８実施形態の認証体に対応する試験例である。試験例１では、第１層１１を含む第１転写箔と、レリーフ層６１を含む第２転写箔とを準備した。そして、第１転写箔の一部を第１基材６５に転写し、かつ、第２転写箔の一部を第２基材６６に転写した。第２基材６６としてレーザー光線の照射によって発色する基材を用いた。第１基材６５と第２基材６６とをラミネートすることによって、試験例１の認証体としてＩＤカードを得た。
［試験例１］
以下、試験例１を説明する。試験例１は、上述した第８実施形態の認証体に対応する試験例である。試験例１では、第１層１１を含む第１転写箔と、レリーフ層６１を含む第２転写箔とを準備した。そして、第１転写箔の一部を第１基材６５に転写し、かつ、第２転写箔の一部を第２基材６６に転写した。第２基材６６としてレーザー光線の照射によって発色する基材を用いた。第１基材６５と第２基材６６とをラミネートすることによって、試験例１の認証体としてＩＤカードを得た。
【0253】
より詳しくは、第１転写箔を製造するときに、まず、厚さが３８μｍであるＰＥＴフィルム（ルミラー（登録商標）、東レ（株））を支持層として準備した。支持層が備える１つの面に、剥離層用インキを塗布し、剥離層用インキを乾燥させることによって、剥離層６８を得た。剥離層６８の厚さは１μｍであった。次いで、剥離層６８上に第１層用インキをグラビア印刷法によって塗工した後、第１層用インキを乾燥させた。乾燥後の第１層用インキの厚さは２μｍであった。そして、乾燥後の第１層用インキに、サブ波長格子１１Ｇを形成するための原版を押し当てることによって、サブ波長格子１１Ｇを成形した。なお、成形時において、プレス圧力を２ｋｇｆ／ｃｍ２に設定し、プレス温度を８０℃に設定し、プレススピードを１０ｍ／ｍｉｎに設定した。
【0254】
成型と同時に、支持層に対して剥離層６８とは反対側から、第１層用インキに紫外線を照射した。紫外線の照射には、高圧水銀灯を用い、かつ、高圧水銀灯の出力を３００ｍＪ／ｃｍ２に設定した。これにより、第１層用インキを硬化させることによって、第１層１１を得た。そして、第１層１１上に、５０ｎｍの厚さを有するＴｉＯ２膜を真空蒸着によって形成した。これにより、第２層１２が得られた。次いで、接着層用インキを塗工し、接着層用インキを乾燥させることによって、２．５μｍ以上４μｍ以下の厚さを有し、接着層として機能する第３層１３を得た。なお、乾燥時の温度を１２０℃に設定し、時間を４５秒に設定した。なお、第２転写箔を形成するときには、レリーフ面６１Ｒｅの成形に用いる原版をサブ波長格子１１Ｇの成形に用いる原版と異ならせる以外は、第１転写箔と同じ方法を用いた。
【0255】
上述した剥離層用インキ、第１層用インキ、レリーフ層用インキ、第３層用インキ、および、接着層用インキとして、以下の組成を有するインキを用いた。
【0256】
［剥離層用インキ］
アクリル樹脂 ７０．０質量部
メチルエチルケトン ３０．０質量部
アクリル樹脂 ７０．０質量部
メチルエチルケトン ３０．０質量部
【0257】
［第１層用インキ／レリーフ層用インキ］
紫外線硬化型アクリルアクリレート樹脂 ７０．０質量部
メチルエチルケトン ３０．０質量部
紫外線硬化型アクリルアクリレート樹脂 ７０．０質量部
メチルエチルケトン ３０．０質量部
【0258】
［第３層用インキ／接着層用インキ］
ウレタン樹脂 ５０．０質量部
シリカフィラー １０．０質量部
メチルエチルケトン ４０．０質量部
ウレタン樹脂 ５０．０質量部
シリカフィラー １０．０質量部
メチルエチルケトン ４０．０質量部
【0259】
第１基材６５として、１００μｍの厚さを有し、かつ、透明なポリカーボネート基材（ＬＥＸＡＮ ＳＤ８Ｂ１４、ＳＡＢＩＣ社製）（ＬＥＸＡＮは登録商標）を準備した。第２基材６６として、１００μｍの厚さを有し、かつ、レーザー光線の照射によって発色するポリカーボネート基材（ＬＥＸＡＮ ＳＤ８Ｂ９４、ＳＡＢＩＣ社製）を準備した。第１転写箔を第１基材６５に転写した後、支持層を取り除いた。また、第２転写箔を第２基材６６に転写した後、支持層を取り除いた。転写時には、電気式のホットスタンプ機を用い、かつ、転写箔に接する面の温度を１２０℃に設定し、圧力を１．０５ｔ／ｃｍ２に設定し、かつ、加圧する時間を１秒に設定した。
【0260】
次いで、白色層９１として、４００μｍの厚さを有し、かつ、白色の樹脂フィルム（ＬＥＸＡＮ ＳＤ８Ｂ２４、ＳＡＶＩＣ社製）を準備した。下部保護層９２および上部保護層９３として、１００μｍの厚さを有し、かつ、透明な樹脂フィルム（ＬＥＸＡＮ ＳＤ８Ｂ１４）を準備した。そして、下部保護層９２、白色層９１、第２基材６６、第１基材６５、および、上部保護層９３を記載の順に積み重ねた状態で、これらの層をラミネートした。ラミネート時には、温度を２００℃に設定し、圧力を８０Ｎ／ｃｍ２に設定し、加熱および加圧をする時間を２５分に設定した。そして、ラミネート後の多層体の一部をカード状に切り出した。
【0261】
レーザー印字機を用いて、多層体に１０６４ｎｍの波長のレーザー光線を多層体に照射した。これにより、第２基材６６に、第１発色部６６ａと第２発色部６６ｂとを形成した。結果として、試験例１のＩＤカードを得た。
【0262】
［試験例２］
以下、試験例２を説明する。試験例２の転写箔は、上述した第７実施形態の転写箔に対応する試験例である。試験例１では、まず、試験例１と同じ支持層７２を準備した。支持層が備える１つの面に、試験例１と同様の方法で、剥離層７３を形成した。そして、試験例１と同様の方法で、剥離層７３上に第１層１１を形成し、かつ、第１層１１上に第２層１２を形成した。
以下、試験例２を説明する。試験例２の転写箔は、上述した第７実施形態の転写箔に対応する試験例である。試験例１では、まず、試験例１と同じ支持層７２を準備した。支持層が備える１つの面に、試験例１と同様の方法で、剥離層７３を形成した。そして、試験例１と同様の方法で、剥離層７３上に第１層１１を形成し、かつ、第１層１１上に第２層１２を形成した。
【0263】
次いで、第１層用インキを用いて第１層１１を形成したときと同様の方法で、第３層用インキを塗工し、かつ、第３層用インキを乾燥させた。そして、乾燥後の第３層用インキに、レリーフ面１３Ｒｅを形成するための原版を押し当てることによって、レリーフ面１３Ｒｅを成形した。なお、成形時における各種の条件を、サブ波長格子１１Ｇを成形したときと同様の条件に設定した。
【0264】
続いて、第２層１２を形成したときと同様の方法で、レリーフ面１３Ｒｅ上に第４層５１を形成した。また、試験例１において第３層１３を形成したときと同様の方法で、第４層５１上に接着層７１を形成した。これにより、試験例２の転写箔を得た。なお、試験例２において第３層１３を形成するための第３層用インキには、試験例１における第１層用インキと同様の組成を有するインキを用いた。
【符号の説明】
【0265】
１０，２０，３０，４０，５０，６０…光学素子、１０Ｓ…観察面、１１…第１層、１１Ｇ…サブ波長格子、１１Ｇ１…第１サブ波長格子、１１Ｇ２…第２サブ波長格子、１１Ｒ，１２Ｒ，１３Ｒ，６１Ｒ…裏面、１１Ｓ，１２Ｆ，１３Ｆ，４２Ｆ，８０Ｆ，１００Ｆ，２００Ｆ…表面、１１Ｓ１…第１領域、１１Ｓ２…第２領域、１２…第２層、１２Ｒｅ，１３Ｒｅ，６１Ｒｅ…レリーフ面、１３…第３層、２０Ａ…第１部分、２０ＡＧ…第１格子、２０Ｂ…第２部分、２０ＢＧ…第２格子、２０Ｃ…第３部分、２０ＣＧ…第３格子、３１，４１…フィラー、４２，５１…第４層、５２…量子化位相差構造、５２ａ…量子化凸部、５２ｂ…量子化凹部、５２ｃ…頂面、５２ｄ…底面、６１…レリーフ層、６２…反射層、６３，７１…接着層、６４…基材、６５…第１基材、６６…第２基材、６６ａ…第１発色部、６６ｂ…第２発色部、６８，６９，７３…剥離層、７０…転写箔、７２…支持層、８０，１００，２００…ＩＤカード、８１…第１画像、８１ａ…顔画像、８１ｂ…背景画像、８２…第２画像、８３…第３画像、９１…白色層、９２…下部保護層、９３…上部保護層、９４…印刷、１０１…表示層、１０１Ｆ…表示面、Ｖ…検証器、ＧＰ…格子パターン、ＬＳ…光源、ＯＢ…観察者、Ｐ１…第１像、Ｐ２…第２像、Ｐ３…第３像、Ｐ３ａ…ＱＲコード、Ｐｘ…画素領域、ＡＧＰ…第１格子パターン、ＢＧＰ…第２格子パターン、ＣＧＰ…第３格子パターン、Ｇ１Ａ…第１格子、Ｇ１Ｂ…第２格子、ＧＰＧ…パターン群、Ｐｈ０…基準平面、Ｐｈ１…第１平面、Ｐｈ２…第２平面、Ｐｈ３…第３平面、Ｐｘ１…第１画素領域、Ｐｘ２…第２画素領域、Ｐｘ３…第３画素領域、Ｐｘ４…第４画素領域、Ｓ１Ａ…第１要素、Ｓ１Ｂ…第２要素。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
