(57)【要約】【課題】豊かな構造色と同時に鏡面的な煌めきを実現することのできる発色構造体を提供する。【解決手段】周期的な段差構造を有する発色構造体であって、発色構造体によって回折される可視光の放射角が、明視距離での輻輳角より小さい発色構造体が提供される。【選択図】図３
2015212765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な段差構造を有する発色構造体であって、
前記段差構造によって回折される可視光の放射角が、明視距離での輻輳角より小さいこと、を特徴とする発色構造体。
【請求項２】
周期的な段差構造を有する発色構造体であって、
前記段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、
前記段差構造は、
2015212765.tif 000018
を満たすように構成されること、を特徴とする発色構造体。
【請求項３】
前記周期的な段差構造は、０次回折光と１次回折光との回折角の差が明視距離における瞳孔の開口角より大きくなるように構成されること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発色構造体。
【請求項４】
前記段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、
前記段差構造は、
2015212765.tif 000019
を満たすように構成されること、を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項５】
前記段差構造は、下記の条件：
「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」かつ「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」
を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の発色構造体。
【請求項６】
前記段差構造は、更に、「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」、「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」のいずれかを満たすことを特徴とする請求項５に記載の発色構造体。
【請求項７】
前記発色構造体は、屈折率ｎの透明の材料の一方の面に前記段差構造が形成され該一方の面側に反射膜が形成された内面反射タイプとして構成され、
前記段差構造の段差高さをＤとするとき、前記光路長差は、
光路長差＝段差高さＤ×屈折率ｎ×２
と定義されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の発色構造体。
【請求項８】
前記段差構造はバイナリ構造を有すること、を特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の発色構造体。
【請求項９】
前記段差構造はブレーズ型構造を有すること、を特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の発色構造体。
【請求項１０】
前記段差構造は、不連続膜として構成された金属反射膜を有すること、を特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の発色構造体。
【請求項１１】
前記段差構造は、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の特定の１波長ないし複数の波長において分光反射率が約７０％となる反射膜を有すること、を特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の発色構造体。
【請求項１２】
一方の面が平面として形成された透明の本体部と、
前記本体部の他方の面側に設けられた、周期的な段差構造を有する反射部と、を備える部品であって、
前記段差構造によって回折される可視光の放射角が、明視距離での輻輳角より小さいこと、を特徴とする発色構造部品。
【請求項１３】
一方の面が平面として形成された透明の本体部と、
前記本体部の他方の面側に設けられた、周期的な段差構造を有する反射部と、を備える部品であって、
前記段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、
前記段差構造は、
2015212765.tif 000020
を満たすように構成されること、を特徴とする発色構造部品。
【請求項１４】
前記本体部の他方の面に前記周期的な段差構造が形成され、
前記反射部は、前記本体部の段差構造が形成された面をコーティングする反射膜であること、を特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の発色構造部品。
【請求項１５】
前記周期的な段差構造は、０次回折光と１次回折光との回折角の差が明視距離における瞳孔の開口角より大きくなるように構成されること、を特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の発色構造部品。
【請求項１６】
前記段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、
前記段差構造は、
2015212765.tif 000021
を満たすように構成されること、を特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の発色構造部品。
【請求項１７】
前記段差構造は、下記の条件：
「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」かつ「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」
を満たすことを特徴とする請求項１２から請求項１６の何れか一項に記載の発色構造部品。
【請求項１８】
前記段差構造は、更に、「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」、「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」のいずれかを満たすことを特徴とする請求項１７に記載の発色構造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造色を発生する発色構造体及び部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の波長と同程度の厚さ大きさの薄膜、多層膜による干渉、整列した微粒子による散乱、溝、突起による回折等によって発色現象が起きる。このような発色現象は、構造色と呼ばれる。特許文献１には、反射面に形成された凹凸の繰り返し構造により構造色を発生させる発色構造体の例が記載されている。具体的には、特許文献１の発色構造体によれば、目標波長λｔの１次回折光が入射方向と略同一方向に放射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されるような回折による発色構造体においては、広い角度に光が配光され、特定方向に強く光るという鏡面的な質感、あるいは光沢感や煌めき（すなわち、きらめき感）が失われてしまうという問題点が存在する。本出願の発明者は、この現象について次のように分析した。すなわち、図１に示すように、従来の回折構造による発色構造体では、発色構造体の点Ｐ１から放射される１次回折光は、ヒトの輻輳角Ｃよりも広い放射角で広がる為、ヒトの両眼に略同一の強度で入射することとなる。なお、図１において、符号ＰＤ１は輻輳間隔を示し、符号Ｌ１は明視距離を示している。ヒトは、左右の目で大きく異なる明るさを感じた時にきらめき感を得るので、従来の発色構造体の構成では、きらめき感が失われてしまうこととなる。また、発色構造体をカメラ等の製品の外装として用いることを考慮すると、製造容易性が要求されることとなる。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、構造色でありながらきらめき感を得ることができると共に製造容易性を実現することのできる発色構造体及び部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の実施形態によれば、周期的な段差構造を有する発色構造体であって、段差構造によって回折される可視光の放射角が、明視距離での輻輳角より小さい発色構造体が提供される。
【０００７】
回折光の放射角が明視距離での輻輳角より小さいので、回折光がヒトの片目にしか入らなくなる為、ヒトはきらめき感を感じる。また、簡明な構造によりこのような効果が実現される為、製造容易性が達成される。
【０００８】
また、本発明の別の実施形態によれば、周期的な段差構造を有する発色構造体であって、
段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、段差構造は、
2015212765.tif 000003
を満たす発色構造体が提供される。
【０００９】
上記構成によれば、回折光の放射角が明視距離での輻輳角より小さくなり、回折光がヒトの片目にしか入らなくなる為、ヒトはきらめき感を感じる。また、簡明な構造によりこのような効果が実現される為、製造容易性が達成される。
【００１０】
また、本発明の別の実施形態によれば、一方の面が平面として形成された透明の本体部と、本体部の他方の面側に設けられた、周期的な段差構造を有する反射部と、を備える部品であって、段差構造によって回折される可視光の放射角が、明視距離での輻輳角より小さい発色構造部品が提供される。
【００１１】
また、本発明の別の実施形態によれば、一方の面が平面として形成された透明の本体部と、本体部の他方の面側に設けられた、周期的な段差構造を有する反射部と、を備える部品であって、段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、
段差構造は、
2015212765.tif 000004
を満たすように構成される発色構造部品が提供される。
【００１２】
本体部の他方の面に周期的な段差構造が形成される構成である場合には、反射部は、本体部の段差構造が形成された面をコーティングする反射膜として構成されていても良い。
【００１３】
周期的な段差構造は、０次回折光と１次回折光との回折角の差が、瞳孔の直径と明視距離の張る角度、すなわち明視距離における瞳孔の開口角より大きくなるように構成されていてもよい。
【００１４】
段差構造の周期をＷ（単位：μｍ）とするとき、段差構造は、
2015212765.tif 000005
を満たすように構成されていてもよい。
【００１５】
段差構造は、下記の条件：
「光路長差÷波長＝整数となる、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満存在する」かつ「光路長差÷波長＝整数−０．５となる、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満存在する」
を満たすように構成されていてもよい。
【００１６】
段差構造は、更に、「光路長差÷波長＝整数となる、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ存在する」、「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ波長が２つ存在する」のいずれかを満たすように構成されていてもよい。
【００１７】
発色構造体又は発色構造部品が屈折率ｎの透明の材料の一方の面に段差構造が形成され該一方の面側に反射膜が形成された内面反射タイプとして構成される場合には、段差構造の段差高さをＤとするとき、光路長差は、
光路長差＝段差高さＤ×屈折率ｎ×２
と定義される。
【００１８】
段差構造はバイナリ構造を有する構成であってもよい。
【００１９】
段差構造はブレーズ型構造を有する構成であってもよい。
【００２０】
段差構造は、不連続膜として構成された金属反射膜を有する構成であってもよい。
【００２１】
段差構造は、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の特定の１波長ないし複数の波長において分光反射率が約７０％となる反射膜を有する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明による発色構造体は、構造色でありながらきらめき感を得ることができると共に製造容易性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の発色構造体における回折光の放射の状態を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態による発色構造体の断面を概念的に表した図である。
【図３】本発明の実施形態による発色構造体における回折光の状態を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態による発色構造体における回折光の状態を説明するための図である。
【図５】光路長差と波長との関係に基づく、回折光の発生の状態を示したグラフである。
【図６】実施例１の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図７】実施例１の発色構造体において入射光が斜入射した場合の回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図８】実施例２の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図９】実施例２の発色構造体において入射光が斜入射した場合の回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１０】実施例３の発色構造体における中心部での回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１１】実施例３の発色構造体における中心部から４ｍｍの地点での回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１２】実施例４の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１３】実施例５の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１４】実施例６の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１５】比較例の一般的なホログラムによる回折光の角度と強度の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施形態による発色構造体の構成例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態による発色構造体の段差構造を正面から見た場合の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態としての発色構造体１の断面を概念的に表した図である。なお、図２では、発色構造体１が、表面（図中における上面）は平面、裏面（図中における下面）はバイナリ構造を有する透明の屈折率ｎ（例えばｎ＝１．６）の材料からなり、裏面が反射膜でコーティングされた内面反射タイプの構成を有するものを例として図示した。すなわち、発色構造体１は、表面が平面に形成され、裏面に段差高さＤおよび周期Ｗの回折構造が形成された透明の樹脂部品であって、その裏面に金属反射膜がコーティングされている。
【００２６】
図１を参照して上述したように従来の回折による発色構造体では、回折光の放射角が輻輳角Ｃを超えるものとなっていた。本実施形態では、図３に概念的に示すように、発色構造体１上の点Ｐ２からの可視光の全波長の１次回折光の放射角αがヒトの明視距離での輻輳角Ｃより小さくなるようにする。言いかえると、発色構造体１は、可視光の帯域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における波長毎の１次回折角の差が、明視距離での輻輳角Ｃより小さくなるように構成される。このように構成することで、１次回折光がヒトの片目にしか入らなくなる為、ヒトはきらめき感を感じる。
【００２７】
具体的には、上記構成を実現する為、発色構造体１の段差構造はその周期Ｗ（μｍ）が以下の条件式（１）を満たすように構成されてもよい。なお、条件式の（１）の０．７００は波長７００ｎｍをμｍで表した値、０．４００は波長４００ｎｍをμｍで表した値である。
2015212765.tif 000006
・・・（１）
上記条件式（１）は、下記のように表現することもできる。
2015212765.tif 000007
【００２８】
条件式（１）は、波長４００ｎｍの光と波長７００ｎｍの光の１次回折角の差（radian）を定義する。より詳細には、上記条件式（１）は、波長７００ｎｍの光の回折角と波長４００ｎｍの光の回折角との差が、観察に適した距離での輻輳角Ｃより小さくなるように構成する条件である。ここでは、標準的なヒトの明視距離での輻輳角Ｃとして、明視距離Ｌ１を２５０ｍｍとし、輻輳間隔ＰＤ１を６５ｍｍとして求めた。また、条件式（１）において周期Ｗを１／２倍しているのは、発色構造体１に入射光が斜入射した場合に、見かけ上の周期がおおよそｃｏｓ倍と近似できるため、入射角度６０°の場合でも条件が満たされるように考慮したものである。ただし、本発明の範囲がこの上限値に限定されるものではなく、上記技術的な概念に基づき他の上限値を設定し得ることは言うまでもない。
【００２９】
本実施形態の発色構造体１は、発色を視認させるために、段差構造の周期Ｗ（μｍ）が更に次の条件式（２）を満たすように構成されていてもよい。
2015212765.tif 000008
・・・（２）
上記条件式（２）は、下記のように表現することもできる。
2015212765.tif 000009
【００３０】
条件式（２）は、波長４００ｎｍの光の０次回折角と１次回折角の差（radian）を定義する。より詳細には、条件式（２）は、０次回折光と１次回折光の回折角差が、瞳孔の直径と明視距離の張る角度、すなわち明視距離における瞳孔の開口角（図４の角度β）より大きくなるようにする為の条件である。条件式（２）未満となると、０次回折光と１次回折光が同時に瞳に入射する為、白色に見えてしまうことになる。波長が短いほど回折角が小さいので、波長４００ｎｍから７００ｎｍの光の振る舞いを考える場合では、４００ｎｍについてのみ考慮すれば十分である。さらに光が段差構造に垂直入射するという最も０次回折光と１次回折光の角度が小さくなるケースで条件式（２）をクリアすることによって、全ての波長の光の０次回折光と１次回折光の回折角差が、瞳孔の開口角よりも大きくなり、発色を視認させることが可能になる。なお、条件式（２）の下限値は、標準的なヒトの瞳孔径を考慮して設定した値であり、本発明の範囲がこの下限値に限定されるものではなく、上記技術的な概念に基づき他の下限値を設定し得ることは言うまでもない。
【００３１】
図４は、条件式（２）が満たされる場合の、１次回折光Ｒ１と０次回折光Ｒ０の状態を概念的に表す図である。図４の例では、０次回折光Ｒ０として緑色が発生しており、１次回折光Ｒ１は緑色を含まない赤紫色となっている。しがたって、ヒトが１次回折光Ｒ１をみると赤紫色に見え、視線を振って０次回折光Ｒ０をみたときには緑色に見える。
【００３２】
本実施形態の発色構造体１は、発色を豊かにする為に、段差構造の段差高さＤが次の条件（３）を満たすように構成されてもよい。
条件（３）：「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」かつ「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が１つ以上４つ未満」
ここで、内面反射における光路長差は、光路長差＝段差高さＤ×屈折率×２と定義することができる。なお、表面反射における光路長差は、光路長差＝段差高さＤ×屈折率×２と定義することができる。屈折における光路長差は、光路長差＝段差高さＤ×（屈折率-1）と定義することができる。その他の構成においても、回折構造を付与した面に（巨視的に）垂直に入射した場合での一般的な光路長差の定義を適用する。なお、屈折率は分散値を考慮した各波長での屈折率を用いるのが厳密ではあるが、e線（波長546.1nm）での値を代表値として用いても効果を議論するのには十分である。
【００３３】
条件（３）を満たすことにより、回折する波長と回折しない波長が共存することとなり、彩色を施すことが可能になる。また、回折する波長、回折しない波長の数を４つ未満に抑えることにより、発色を豊かにすることができる。回折する波長、回折しない波長のいずれかが４つ以上ある場合、混色が複雑になり白色となってしまう。
【００３４】
発色構造体１は、発色をいっそう豊かなものとする為、下記条件（４）を満たすように構成されてもよい。
条件（４）：「光路長差÷波長＝整数となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」、「光路長差÷波長＝整数−０．５となる４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長が２つ」のいずれかを満たす。
【００３５】
回折する波長、回折しない波長の両方とも１つ、或いは両方とも３つのような場合には、観察環境によって回折する波長、回折しない波長がゼロ、或いは４つ相当になってしまう可能性があり、発色の観点で好ましくない状態が生じ得る。条件（４）は、このような状態とならないようにする為の条件である。特に入射光の入射角度変化の影響は大きく、入射角度がαの場合、見かけ上の光路長差が、元の光路長差の１／cosαとなる。
【００３６】
条件（３）、或いは条件（４）を満たす段差高さＤ（すなわち、光路長差）は、光路長差と波長との関係に基づく、回折光の発生の状態を示した図５のグラフにしたがって決定することができる。なお、図５において実線は、０次回折光のみが発生し１次回折光が発生しないポイントを表し、破線は１次回折光のみが発生し０次回折光が発生しないポイントを表している。一例として条件（３）は、波長６００ｎｍ以上３０００ｎｍ未満の範囲で満たされるが、７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で部分的に満たされない領域も存在している。条件（４）は、１０００ｎｍ以上２２００ｎｍ未満の範囲で満たされる。
【００３７】
以下、本実施形態の発色構造体の実施例を６つ示し、参考として一般的なホログラムの構成についての比較例を１つ示す。いずれも内面反射タイプの構成を示すが、他の構成においても同様の議論が可能である。
【００３８】
［実施例１］
下記表１は、実施例１の発色構造体の数値構成を示している。屈折率はe線での屈折率を示す。図６は、実施例１の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。図６（および以下で示す同様の図において）、横軸は回折角度（ｒａｄ）を示し、縦軸は強度を示している。図７は、実施例１の発色構造体において入射光が斜入射した場合の回折光の角度と強度の関係を表すグラフである。
【００３９】
【表１】
2015212765.tif 000010
【００４０】
表１に示されるように、実施例１の発色構造体によれば回折周期を6μｍに設定し、回折周期が2.56μｍ以上となる、すなわち条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の１次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められる。また、条件（３）が満たされる為、発色が豊かになる。なお、図６のグラフから、０次回折光にはB（青）の成分が含まれないことからオレンジ色に見え、１次回折光にはR（赤）の成分が含まれないことから青緑色に見えることが理解される。
【００４１】
ただし、実施例１は、条件（４）は満たされない為、入射光が斜入射した場には、色味が落ちる場合がある。たとえば入射光の入射角度３５度の場合、見かけ上の光路長差は0.640×1.221=0.7813μｍとなり、光路長差÷λを満たす波長が0個に相当する。図７は、入射光の入射角度３５度の場合のグラフを示している。図７では、回折角度が３５度の場合を基準（０度）としている。図７に示すように、１次回折光にRGB各成分がほぼ同量含まれることから、発色が認められにくくなっていることが理解される。
【００４２】
［実施例２］
下記表２は、実施例２の発色構造体の数値構成を示している。図８は、実施例１の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。図９は、実施例２の発色構造体において入射光が斜入射した場合の回折光の角度と強度の関係を表すグラフである。
【００４３】
【表２】
2015212765.tif 000011
【００４４】
表２に示されるように、実施例２の発色構造体によれば、回折周期を６μｍに設定し、回折周期が2.56μｍ以上となる、すなわち条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められる。また、条件（３）が満たされる為、発色が豊かになる。なお、図８のグラフから、０次回折光にはＲ（赤）の成分が殆ど含まれないことから青緑色に見え、１次回折光にはＧ（緑）の成分が殆ど含まれないことから赤紫色に見えることが理解される。
【００４５】
さらに、実施例２の発色構造体は条件（４）を満たす為、入射光が斜入射した場にも、色味が落ちることはない。なお、図９は、入射光の入射角度３５度の場合のグラフを示している。図９では、回折角度が３５度の場合を基準（０度）としている。この場合０次回折光にはＢ（青）の成分が含まれないことからオレンジ色に見え、１次回折光にはＲ（赤）の成分が含まれないことから青緑に見える。
【００４６】
［実施例３］
実施例３は、発色構造体の中心から周辺に向けてグラデーション的に段差高さＤを変える場合の例である。具体的には、実施例３では、与える光路長差を中心から周辺に向かって、０．１４４μｍ／１ｍｍの割合で線形的に大きくしている。下記表３は、実施例３の発色構造体の中心部の数値構成を示している。また、下記表４は、実施例３の発色構造体の中心から４ｍｍの地点の数値構成を示している。
【００４７】
【表３】
2015212765.tif 000012
【００４８】
【表４】
2015212765.tif 000013
【００４９】
図１０は、実施例３の発色構造体における上記表３に示された中心部での回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。表３に示された中心部での段差構造は、回折周期が１０μｍに設定されており、回折周期２．５６μｍ以上となる、すなわち、条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められる。また、条件（３）が満たされるため、発色が豊かになる。なお、図１０のグラフから、発色構造体の中心部に関しては、０次回折光にはＲ（赤）の成分が含まれないことから青緑色に見え、１次回折光にはＢ（青）の成分が含まれないことからオレンジ色に見える。
【００５０】
図１１は、実施例３の発色構造体における上記表４に示された中心部から４ｍｍの地点での回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。表４に示された中心部から４ｍｍの地点での段差構造は、回折周期が１０μｍに設定されており、回折周期２．５６μｍ以上となる、すなわち、条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められる。た、条件（３）が満たされるため、発色が豊かになる。図１１に示されるように、発色構造体の中心から４ｍｍの位置に関しては、０次回折光にはＲ（赤）の成分が殆ど含まれないことから緑色に見え、１次回折光にはＧ（緑）の成分が殆ど含まれないことから赤紫に見える。さらに、発色構造体の中心から４ｍｍの位置に関しては、条件（４）が満たされる為、入射光が斜入射した場にも、色味が落ちることはない。
【００５１】
なお、上述のように本実施例３では、与える光路長差を０．１４４μｍ／１ｍｍの割合で線形的に増加させている。ここで、０．１ｍｍの範囲での光路長の変化は±０．００７２μｍであり、十分に小さいと言える。ヒトの目の分解能は０．１ｍｍ程度であり、この幅で周期構造となっていればヒトにとって光路長差が一定な回折構造として機能する。０．１ｍｍの範囲での光路長の変化が（±０．０２５×波長）程度であれば光学的な影響は無視できるからである。また、回折周期も構造体の位置によって変化させてもよい、0.1mmの範囲での周期の変化0.2μｍ程度であれば、範囲内では周期が一定な回折構造として機能する。
【００５２】
［実施例４］
実施例４は、条件式（１）及び条件式（２）を満たすものの、光路長に関する条件（３）及び条件（４）についてはいずれも満たされない場合の構成についての例である。下記表５は、実施例４の発色構造体の数値構成を示している。図１２は、実施例４の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。
【００５３】
【表５】
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【００５４】
表５に示されるように、実施例４の発色構造体によれば、回折周期を６μｍに設定し、回折周期が2.56μｍ以上となる、すなわち条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち、条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められる。ただし、実施例４では、条件（３）及び条件（４）を満たしていない為、回折光が白色に見える傾向となる。
【００５５】
［実施例５］
実施例５は、条件式（１）を満たすものの条件式（２）は満たさない場合の例である。下記表６は、実施例５の発色構造体の数値構成を示している。図１３は、実施例５の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。
【００５６】
【表６】
2015212765.tif 000015
【００５７】
表６に示されるように、実施例５の発色構造体によれば、回折周期を３５μｍに設定し、回折周期が2.56μｍ以上となる、すなわち条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られる。ただし、実施例５は、条件式（２）を満たさない為、０次回折光と1次回折光が重なり、白色に見える傾向となる。
【００５８】
［実施例６］
実施例６は、条件式（１）及び条件式（２）を満たすものの、条件（３）及び条件（４）のいずれも満たさない場合の例である。下記表７は、実施例６の発色構造体の数値構成を示している。図１４は、実施例６の発色構造体による回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。
【００５９】
【表７】
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【００６０】
表７に示されるように、実施例６の発色構造体によれば、回折周期を６μｍに設定し、回折周期が2.56μｍ以上となる、すなわち条件式（１）が満たされ波長400nmと700nmの光の一次回折角の差が目の輻輳角0.261radより小さくなることできらめき感が得られ、また回折周期が28.56μｍ以下となる、すなわち条件式（２）が満たされ波長400nmの光をはじめとした全ての波長において0次回折光と1次回折光の回折角差が瞳孔の開口角0.014radより大きくなることで発色が認められ、きらめき感と発色が同時に認められるただし、実施例６では、光路長差÷λ＝整数  を満たす波長の個数が４つ、光路長差÷λ＝整数-0.5  を満たす波長の個数が４つとなるため、混色が多くなる為、得られる発色としては白色に見える傾向となる。
【００６１】
［比較例］
次に、比較例として、一般的なホログラムの構成を示す。比較例は、条件式（１）を満たさない。下記表８は、比較例の発色構造体としての数値構成を示している。図１５は、比較例の一般的なホログラムによる回折光の角度と強度の関係を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）それぞれの波長について示すグラフである。
【００６２】
【表８】
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【００６３】
表８に示されるように、従来のホログラムは、回折周期が１．５μｍであり、条件式（１）を満たさない為、回折光の放射角が輻輳角よりも大きくなり、きらめき感を得ることができない。
【００６４】
上述の実施形態では、図２に示したように、発色構造体１がバイナリ構造を有する内面反射タイプの構成であるものとして説明したが、発色構造体１の構成には様々なものがある。図１６（ａ）〜（ｄ）は、発色構造体１の構成例を示している。図１６（ａ）は、山型反射面のタイプの構成例であり、図１６（ｂ）は、ブレーズ型反射面のタイプの構成例である。なお、ブレーズ型反射面タイプの場合ブレーズ角最近傍の回折光が、バイナリ型における０次光に相当する。また、図１６（ｃ）は、発色構造体の表面を反射面とする場合の構成例であり、図１６（ｄ）は、樹脂部の表面が曲面の場合の例を示している。何れの構成例についても、条件式（１）、条件式（２）、条件（３）及び条件（４）に関し上述の実施形態と同様に構成することができ、したがって上述の実施形態と同様の効果を達成することができる。また、バイナリ等構造を有する樹脂に反射膜を付与した構成以外にも、樹脂の代わりにガラスを用いる、反射膜を付与せず樹脂ないしガラスの表面反射を利用する、といった構成でも同様の効果が期待できる。また、バイナリ等構造を有する反射面に樹脂などの透明層を付与した構成でも同様の効果が期待できる。この場合、反射面は金属やその泊、または透明層とは屈折率が異なる透明材料などを用いてもよい。
【００６５】
なお、上述したように、ヒトの目の分解能は０．１ｍｍ程度であることから、網膜上の１点の結像は、発色構造体の表面１００ミクロンの範囲での波動光学的な畳み込みにより成っていると考えられる。つまり、少なくとも５０μｍ〜１００μｍの範囲において周期構造を有していれば回折構造として機能すると考えられる。したがって、発色構造体１が、少なくとも５０μｍ〜１００μｍの範囲において周期構造を有するという条件を満たせば、上述の実施形態の効果を達成することができる。なお、発色構造体１が、製造誤差その他の要因により段差、周期に関し、不均一な部分を有する場合であっても、回折構造として上述の条件を満たす周期構造を有するとみなせる場合には、その場合の構成も本発明の範囲に含まれることは当業者であれば理解するであろう。0.1mmの範囲での周期の変化0.2μｍ程度であれば、その範囲内では周期が一定な回折構造として機能するからである。
【００６６】
図１７（ａ）〜（ｃ）は、発色構造体１の段差構造を正面から見た場合の構成例を示している。具体的には、図１７（ａ）は、段差構造を同心円状に構成した場合の例であり、図１７（ｂ）は、段差構造を平行に構成した場合の例である。また、図１７（ｃ）は、縦方向の段差構造を有するブロックと、斜め方向の段差構造を有するブロックを市松模様状に配置した場合の構成例である。
【００６７】
上述の段差構造を構成する反射膜に含まれる金属膜は、不連続膜であってもよい。アルムニウム等の一般的な金属反射膜では電波と干渉するため、ズズやインジウムのような不連続膜を用いることによって電波との干渉を回避することができる。
【００６８】
また、反射膜の分光反射率は、４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の特定の１波長ないし複数波長において７０％程度としてもよい。この場合、真鍮や青銅のようなクセのある金属感を演出することができる。
【００６９】
なお、本実施形態の発色構造体１は、カメラ、携帯電話等の電子機器の外装に用いることができる他、加飾のための発色構造体として様々なものに用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  発色構造体
Ｃ  輻輳角
ＰＤ１  輻輳間隔
Ｌ１  明視距離
【図２】
2015212765.tif 000022
【図５】
2015212765.tif 000023
【図６】
2015212765.tif 000024
【図７】
2015212765.tif 000025
【図８】
2015212765.tif 000026
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015212765.tif 000029
【図１２】
2015212765.tif 000030
【図１３】
2015212765.tif 000031
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図１７】
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