(57)【要約】      （修正有）【課題】きらめき感と立体感を有する発色構造体及び外装部品を提供する。【解決手段】表面が平坦に形成された透明材質の層と、所定の方向に鋸歯状のパターンが周期的に並んで配置された一次元のブレーズド型の反射型回折格子が形成された面とを有する発色構造体であって、反射型回折格子の幅をＨ（ｍｍ）、鋸歯状のパターンの周期をＷ（μｍ）、幅Ｈの領域の一端におけるブレーズ角をα１（ｒａｄｉａｎ）、他端におけるブレーズ角をα２（ｒａｄｉａｎ）、透明材質の層の厚さをＴ（ｍｍ）、透明材質の層のｅ線での屈折率をＮとした場合に、arcsin(0.700/(W/2))-arcsin(0.400/(W/2))≦0.261[radian]・・・（１）、H/250-H/(250+T)>0.00029・・・（２）、|α1-α2|>H/(250+T/N)-H/(250+T)・・・（３）を満たす。【選択図】図２
2016048315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が平坦に形成された透明材質の層と、所定の方向に鋸歯状のパターンが周期的に並んで配置された一次元のブレーズド型の反射型回折格子が形成された面とを有する発色構造体であって、
前記透明材質の層の表面を第１の面とし、前記反射型回折格子が形成された面を第２の面とするとき、
前記第２の面は、前記第１の面よりも内側に配置され、
前記反射型回折格子の、前記所定の方向の幅をＨ（単位：ｍｍ）と定義し、該所定の方向における前記鋸歯状のパターンの周期をＷ（単位：μｍ）と定義し、該幅Ｈの領域の一端におけるブレーズ角をα１（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義し、該幅Ｈの領域の他端におけるブレーズ角をα２（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義し、前記透明材質の層の前記第１の面と前記第２面との間の厚さをＴ（単位：ｍｍ）と定義し、前記透明材質の層のｅ線での屈折率をＮと定義した場合に、次の条件式（１）及び条件式（２）及び条件式（３）
arcsin(0.700/(W/2))-arcsin(0.400/(W/2))≦0.261[radian]  ・・・（１）
H/250-H/(250+T)>0.00029  ・・・（２）
|α1-α2|>H/(250+T/N)-H/(250+T)  ・・・（３）
を満たす発色構造体。
【請求項２】
前記反射型回折格子の段差高さは前記所定の方向における位置に応じて異なっており、
前記反射型回折格子の最も小さい前記段差高さをｈ１（単位：ｎｍ）と定義し、該反射型回折格子の最も高い該段差高さをｈ２（単位：ｎｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）
2×N×(h2-h1)≧300  ・・・（４）
を満たす請求項１に記載の発色構造体。
【請求項３】
次の条件式（５）
|α1-α2|<H/(250+T/N)  ・・・（５）
を満たす請求項１又は請求項２に記載の発色構造体。
【請求項４】
前記反射型回折格子のブレーズ角は、前記所定の方向の位置に応じて単調に変化する、
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】
前記第２の面は、前記透明材質の層の前記第１の面と対向する面である、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項６】
前記第２の面には、反射膜が形成されている、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項７】
前記反射膜は、不連続膜として構成された金属反射膜である、
請求項６に記載の発色構造体。
【請求項８】
前記反射膜は、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％となる反射膜である、
請求項６又は請求項７に記載の発色構造体。
【請求項９】
前記第２の面は、各々に前記反射型回折格子が形成された複数の回折格子領域を備える、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発色構造体。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発色構造体が表面に形成された外装部品。
【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外装部品に関する。
【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。構造色を有する発色構造体は、観察する角度によって色彩や彩度が変化し、観察者に対して鮮やかな印象を与える。そのため、発色構造体は、装飾品や、カメラやパソコンなどの電気機器の外装部品としての利用が期待される。
【０００３】
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。特許文献１によれば、目標波長λｔの一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】
【０００４】
【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】
【０００５】
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様々な波長帯域の光を含む白色光が入射される場合、回折光の回折角度（放射角度）は波長に応じて異なる。図１は、特許文献１に記載の発色構造体の点Ｐ１から放射される一次回折光を模式的に示したものである。図１において、符号ＰＤ１は輻輳間隔を示し、符号Ｌ１は明視の距離を示している。また、線Ｂ１、Ｂ２は点Ｐ１から放射される可視光帯域の一次回折光の境界を示している。一次回折光の波長は、線Ｂ１から線Ｂ２に向かうほど長くなる。図１に示されるように、波長に応じて点Ｐ１から放射される回折光の放射角度が異なるため、発色構造体を観察する角度によって、観察者が視認する色が変化する。これにより、発色構造体は観察者に対して鮮やかな印象を与える。
【０００６】
また、外装部品をより魅力的にするためには、鮮やかさに加えて、立体感を持たせることが望ましい。外装部品に立体感を持たせる方法には、外装部品に立体的な彫像を施す方法や光の反射を用いる方法等がある。光の反射を用いて立体感を持たせる方法として、例えば、外装部品の表面と内部に光の反射層を設ける方法がある。外装部品に入射された光は、表面と内部でそれぞれ反射される。ユーザは、外装部品に対して深さの異なる位置で反射された２種類の光を観察することにより、外装部品に対して立体感（奥行き感）を感じることができる。
【０００７】
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。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。
【０００８】
また、特許文献１に記載の発色構造体では、外装部品の表面に回折格子が形成されている。そのため、外装部品に入射された光は表面のみで回折されるために、ユーザは外装部品に対して立体感（奥行き感）を感じることができない。
【０００９】
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、きらめき感と立体感を有する発色構造体及び外装部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の実施形態によれば、表面が平坦に形成された透明材質の層と、所定の方向に鋸歯状のパターンが周期的に並んで配置された一次元のブレーズド型の反射型回折格子が形成された面とを有する発色構造体であって、透明材質の層の表面を第１の面とし、反射型回折格子が形成された面を第２の面とするとき、第２の面は、第１の面よりも内側に配置され、反射型回折格子の、所定の方向の幅をＨ（単位：ｍｍ）と定義し、所定の方向における鋸歯状のパターンの周期をＷ（単位：μｍ）と定義し、幅Ｈの領域の一端におけるブレーズ角をα１（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義し、幅Ｈの領域の他端におけるブレーズ角をα２（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義し、透明材質の層の第１の面と第２面との間の厚さをＴ（単位：ｍｍ）と定義し、透明材質の層のe線（波長５４６．１ｎｍ）での屈折率をＮと定義した場合に、次の条件式（１）及び条件式（２）及び条件式（３）
arcsin(0.700/(W/2))-arcsin(0.400/(W/2))≦0.261[radian]  ・・・（１）
H/250-H/(250+T)>0.00029  ・・・（２）
|α1-α2|>H/(250+T/N)-H/(250+T)  ・・・（３）
を満たす発色構造体が提供される。
【００１１】
このような構成によれば、発色構造体が条件式（１）を満たすことにより、回折光の放射角が輻輳角よりも小さくなり、回折光がヒトの両眼のうち片方の眼にしか入らなくなる。そのため、ヒトは、発色構造体に対して色彩の変化と共に、きらめき感（光沢感）を感じることができる。また、発色構造体が条件式（２）及び条件式（３）を満たすことにより、ヒトは、平坦な第１面と反射型回折格子が形成された第２面との間に、物理的な厚さＴ以上の立体感（奥行き感）を感じることができる。
【００１２】
また、反射型回折格子の段差高さは所定の方向における位置に応じて異なっており、
反射型回折格子の最も小さい段差高さをｈ１（単位：ｎｍ）と定義し、反射型回折格子の最も高い段差高さをｈ２（単位：ｎｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）
2×N×(h2-h1)≧300  ・・・（４）
を満たすように構成されていてもよい。
【００１３】
また、発色構造体は、次の条件式（５）
|α1-α2|<H/(250+T/N)  ・・・（５）
を満たすように構成されていてもよい。
【００１４】
また、反射型回折格子のブレーズ角は、所定の方向の位置に応じて単調に変化するように構成されていてもよい。
【００１５】
また、第２の面は、透明材質の層の第１の面と対向する面であってもよい。
【００１６】
また、第２の面には、反射膜が形成されていてもよい。
【００１７】
また、反射膜は、不連続膜として構成された金属反射膜であってもよい。
【００１８】
また、反射膜は、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％となる反射膜であってもよい。
【００１９】
また、第２の面は、各々に反射型回折格子が形成された複数の回折格子領域を備えてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、上記の発色構造体が表面に形成された外装部品が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、きらめき感と立体感を有する発色構造体及び外装部品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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かか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かか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かか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】バイナリ型の反射型回折格子を有する発色構造体の断面を概念的に表した図である。
【図６】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７】本発明の実施形態にかかる照明光源から放射された光を観察者が視点から観察する様子を模式的に表したものである。
【図８】本発明の実施形態にかかる照明光源から放射されカバー層で反射された光を観察者が視点から観察する様子を模式的に表したものである。
【図９】本発明の実施形態にかかる照明光源から放射され発色構造体で反射された光を観察者が視点から観察する様子を模式的に表したものである。
【図１０】本発明の実施形態にかかる発色構造体の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態にかかる発色構造体の回折格子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】
【００２３】
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。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態における発色構造体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、ブレーズド型の反射型回折格子（ブレーズド回折格子）を有し、その表面が透明の可視光帯域の光に対する屈折率Ｎ（例えばＮ＝１．６）のカバー層が積層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。図２に示されるように、発色構造体１は、段差高さｈ及び周期Ｗ（単位：μｍ）の周期構造（回折格子）を有する。
【００２５】
図１に示される従来の発色構造体では、可視光帯域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光（可視光）の回折光の放射角が輻輳角Ｃを超えるものとなっていた。そのため、従来の発色構造体では、可視光の領域の回折光は観察者の両眼に略同一の強度で入射することとなる。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ため、従来の発色構造体の構成では、観察者は発色構造体に対してきらめき感を得ることができなかった。
【００２６】
これに対し、本実施形態の発色構造体１では、図３に概念的に示されるように、発色構造体１上の点Ｐからの可視光の全波長の１次回折光Ｒ１の放射角βがヒトの明視での輻輳角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、可視光帯域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における波長毎の１次回折角の差が、明視での輻輳角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ため、ヒトは発色構造体１に対してきらめき感を感じる。
【００２７】
具体的には、上記構成を実現するため、発色構造体１の回折格子はその周期Ｗ（単位：μｍ）が以下の条件式（１−１）を満たすように構成されている。なお、条件式の（１−１）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。
arcsin(0.700/(W/2))-arcsin(0.400/(W/2))≦0.261[radian]  ・・・（１−１）
上記条件式（１−１）は、下記のように表現することもできる。
W≧2.56μm
【００２８】
条件式（１−１）は、波長４００ｎｍの光と波長７００ｎｍの光の１次回折角の差（単位：radian）を定義する。より詳細には、上記条件式（１−１）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、明視の距離Ｌを２５０ｍｍとし、輻輳間隔ＰＤを６５ｍｍとして求めた。また、条件式（１−１）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倍となるため、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、回折格子の周期Ｗ（単位：μｍ）が更に次の条件式（１−２）を満たすように構成されていてもよい。
arcsin(0.4/W)≧0.014[radian]  ・・・（１−２）
上記条件式（１−２）は、下記のように表現することもできる。
W≦28.56μm
【００３０】
条件式（１−２）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（１−２）は、０次回折光と１次回折光の回折角差が、瞳孔の直径と明視の距離の張る角度、すなわち明視の距離における瞳孔の開口角（図４の角度ＡＰ）より大きくなるようにする為の条件である。条件式（１−２）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（１−２）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（１−２）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（１−２）が満たされる場合の、０次回折光Ｒ０と１次回折光Ｒ１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。従って、ヒトが１次回折光Ｒ１を見ると発色構造体１は赤紫色に見え、視線を振って０次回折光Ｒ０を見たときには発色構造体１は緑色に見える。
【００３２】
発色構造体１は、発色を豊かにするために、回折格子の段差高さｈが次の条件（１−３）を満たすように構成されてもよい。
条件（１−３）：「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ｌ＝段差高さｈ×屈折率Ｎ×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ｌは、光路長差ｌ＝段差高さｈ×屈折率Ｎ×２と定義することができる。屈折における光路長差ｌは、光路長差ｌ＝段差高さｈ×（屈折率Ｎ−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Ｎ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】
「光路長差÷波長＝整数」が成り立つ場合は０次回折光が発生し易く、「光路長差÷波長＝整数−０．５」が成り立つ場合は１次回折光が発生し易い。そのため、回折格子の段差高さが条件（１−３）を満たすことにより、発色構造体１で回折され易い波長の光（１次回折光が発生し易い波長）と回折され難い波長の光（０次回折光が発生し易い波長）が共存することとなり、発色構造体１に対して彩色を施すことが可能になる。また、回折され易い波長、回折され難い波長の数を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。回折され易い波長、回折され難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に見えてしまう。
【００３４】
発色構造体１は、発色をいっそう豊かなものとするため、次の条件（１−４）を満たすように構成されてもよい。
条件（１−４）：「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】
回折され易い波長、回折され難い波長の両方とも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され易い波長、回折され難い波長がゼロ、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（１−４）は、このような状態とならないようにするための条件である。特に入射光の入射角度変化の影響は大きく、光の回折構造を付与した面への（巨視的な）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（１−３）、或いは条件（１−４）を満たす段差高さｈ（すなわち、光路長差ｌ）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にしたがって決定することができる。
【００３７】
図５は、発色構造体１に光が垂直入射した場合における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ものである。図５において、実線は「光路長差÷波長＝整数」が成り立つポイントを表しており、破線は「光路長差÷波長＝整数−０．５」が成り立つポイントを表している。一例として条件（１−３）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（１−４）は、１０００ｎｍ以上２２００ｎｍ未満の範囲で満たされる。
【００３８】
ここで、回折光の発生の状態について、バイナリ型の反射型回折格子を有する発色構造体を用いて説明する。図６は、発色構造体１００の断面を概念的に表した図である。発色構造体１００は、バイナリ型の反射型回折格子に、屈折率Ｎのカバー層が積層された構造を有する。回折格子の段差高さをｈと定義すると、カバー層の側から反射型回折格子が形成された面に垂直に入射されて反射型回折格子で反射される光に付加される光路長差ｌは、２×屈折率Ｎ×段差高さｈで表される。
【００３９】
バイナリ型の反射型回折格子を有する発色構造体１００では、「光路長差÷波長＝整数」が成り立つ場合は実質的に０次回折光のみが発生し、「光路長差÷波長＝整数−０．５」が成り立つ場合は実質的に１次回折光のみが発生する。ある波長で０次回折光のみが発生するポイントでは、その波長の１次回折光がほとんど発生しない。また、ある波長で１次回折光のみが発生するポイントでは、その波長の０次回折光がほとんど発生しない。「光路長差÷波長＝整数」となるポイント及び「光路長差÷波長＝整数−０．５」となるポイントが、条件（１−３）又は条件（１−４）を満たすように光路長差を設定することにより、０次回折光のみが発生する波長の光と１次回折光のみが発生する波長の光とが混ざり、発色構造体１００の色彩が変化する。
【００４０】
本実施形態のブレーズド回折格子を有する発色構造体１についても同様に、「光路長差÷波長＝整数」が成り立つ場合は０次回折光が発生し易く、「光路長差÷波長＝整数−０．５」が成り立つ場合は１次回折光が発生し易い。そのため、発色構造体１が条件（１−３）又は条件（１−４）を満たすことにより、発色構造体１の色彩を変化させることができる。
【００４１】
以上の条件（１−１）〜（１−４）が、発色構造体の色彩を変化させると共に、きらめき感を与える条件となる。
【００４２】
次に、発色構造体に対して立体感（奥行き感）を与える構成について説明する。図２に示したように、本実施形態における発色構造体１は、ブレーズド回折格子によって形成される。また、発色構造体１に立体感を与えるために、ブレーズド回折格子の傾斜角度γが調整されている。以下では、傾斜角度γが調整されたブレーズド回折格子による発色構造体１への立体感の付与について説明する。
【００４３】
観察者（ヒト）は、両眼立体視又は単眼立体視によって物体に対して立体感（奥行き感）を感じる。両眼立体視では、観察者は、左右の目に入射される物体光の視差や、近い物体を観察する場合と遠い物体を観察する場合の輻輳角の変化によって物体に対して立体感を感じる。また、単眼立体視には多くの種類があり、その代表的なものとして運動視差による奥行きの知覚が知られている。運動視差では、観察者は、視点の移動に伴う物体の見え方の変化によって、物体の奥行きを知覚する。
【００４４】
運動視差による奥行きの知覚について説明する。図７（ａ）は、照明光源Ｘから放射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。照明光源Ｘから照射された光は、面Ｓ０、面Ｉ０で反射され、視点Ｙに入射される。面Ｓ０は半透明で、入射した光の一部を透過させ、一部を鏡面反射する。面Ｉ０は、例えば、発色構造体などによって彩色されており、面Ｉ０に入射された光は波長が変化されて鏡面反射される。面Ｓ０は、面Ｉ０よりも視点Ｙ側（照明光源Ｘ側）に配置されている。照明光源Ｘから放射された光は、面Ｓ０及び面Ｉ０で鏡面反射されて視点Ｙに入射される。図７（ａ）では、面Ｓ０で反射されて視点Ｙに入射される光（以下、「光Ａ」と記す。）が点線で示され、面Ｉ０で反射されて視点Ｙに入射される光（以下、「光Ｂ」と記す。）が実線で示されている。照明光源Ｘと視点Ｙは、面Ｓ０から等距離にある。
【００４５】
照明光源Ｘ及び視点Ｙから面Ｓ０までの間の屈折率及び面Ｓ０と面Ｉ０との間の屈折率を１（空気の屈折率）とした場合について考える。図７（ａ）に示されるように、面Ｓ０への光Ａの入射角度をθＡ０、照明光源Ｘ又は視点Ｙから面Ｓ０への垂線の長さ（明視の距離）をＬ（単位：ｍｍ）、照明光源Ｘと視点Ｙとの間の距離をＤ（単位：ｍｍ）と定義すると、次式が成り立つ。
D/2=L×tan(θA0)
ここで、距離Ｄが長さＬに比べて小さい（光Ａが近軸光線である）と仮定すると、次の２つの式で示される近軸近似が成立する。
tan(θA0)=θA0
sin(θA0)=θA0
そのため、角度θＡ０は次式で表される。
θA0=D/(2×L)
【００４６】
次に、照明光源Ｘから放射され、面Ｉ０で反射されて視点Ｙに入射する光Ｂについて考える。光Ｂの面Ｓ０への入射角度をθＢ０と定義する。ここで、面Ｓ０と面Ｉ０との間の屈折率は１であるため、光Ｂの面Ｉ０への入射角度もθＢ０となる。面Ｓ０と面Ｉ０との間隔をＴ（単位：ｍｍ）と定義すると、次式が成り立つ。
D/2=(L+T)×tan(θB0)
光Ｂについて近軸近似を行うと、角度θＢ０は次式で表される。
θB0=D/{2×(L+T)}
【００４７】
ここで、運動視差による奥行きの知覚を説明するために、視点Ｙが移動する場合について考える。図７（ｂ）は、視点Ｙが移動した場合における、照明光源Ｘから放射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。視点Ｙが面Ｓ０との距離Ｌを保ったまま移動し、照明光源Ｘと視点Ｙとの距離ＤがΔＤ（単位：ｍｍ）変化する。この場合、光Ａの面Ｓ０への入射角度をθ´Ａ０、光Ｂの面Ｉ０への入射角度をθ´Ｂ０と定義すると、次の２式が成り立つ。
(D+ΔD)/2=L×tan(θ´A0)
(D+ΔD)/2=(L+T)×tan(θ´B0)
光Ａ、光Ｂについて近軸近似を行うと、角度θ´Ａ０、角度θ´Ｂ０はそれぞれ次式で表される。
θ´A0=(D+ΔD)/(2×L)
θ´B0=(D+ΔD)/{2×(L+T)}
【００４８】
ここで、光Ａ及び光Ｂはそれぞれ、面Ｓ０及び面Ｉ０において鏡面反射されるため、各光の入射角度と反射角度は同じである。また、各面（面Ｓ０、面Ｉ０）で反射された光は、反射角度と同じ角度で視点Ｙに入射される。そのため、視点Ｙの移動に伴う光Ａの視点Ｙへの入射角度の変化ΔθＡ０は次式で表される。
ΔθA0=θ´A0-θA0=ΔD/(2×L)  ・・・（２−１）
また、視点Ｙの移動に伴う、光Ｂの視点Ｙへの入射角度の変化ΔθＢ０は次式で表される。
ΔθB0=θ´B0-θB0=ΔD/{2×(L+T)}  ・・・（２−２）
【００４９】
光Ａの入射角度の変化ΔθＡ０（式（２−１））と光Ｂの入射角度の変化ΔθＢ０（式（２−２））を比較すると、入射角度の変化ΔθＡ０の方が、入射角度の変化ΔθＢ０よりも大きい。言い換えると、物体（反射面）と視点Ｙの間の距離が短いほど、視点Ｙの移動に伴う光の入射角度の変化が大きい。運動視差による単眼立体視では、観察者は、観察対象での反射光の入射角度の変化が大きいほど観察対象が近くにあると知覚し、反射光の入射角度の変化が小さいほど観察対象が遠くにあると知覚する。
【００５０】
なお、観察者（ヒト）の目の角度分解能は、略１分（１／６０ｄｅｇ、０．０００２９ｒａｄｉａｎ）であるため、観察者が面Ｉ０と面Ｓ０との間で奥行きを感じるためには、入射角度の変化ΔθＡ０と入射角度の変化ΔθＢ０の差が次式を満たす必要がある。
ΔθA0-ΔθB0>0.00029
ΔD/(2×L)-ΔD/{2×(L+T)}>0.00029  ・・・（２−３）
入射角度の変化が式（２−３）を満たさない場合、観察者は、面Ｉ０と面Ｓ０との間の奥行きを知覚することができない。
【００５１】
ここで、光Ａ、光Ｂが反射される位置について考える。視点ＹがΔＤ移動すると、面Ｓ０で光Ａが反射される位置及び面Ｉ０で光Ｂが反射される位置はいずれもΔＤ／２移動する。視点Ｙの移動方向における発色構造体の幅をＨ（単位：ｍｍ）と定義すると、視点Ｙの移動の前後で、幅Ｈの発色構造体で反射された光Ａ及び光Ｂが視点Ｙに入射される場合、光の反射される位置の移動量ΔＤ／２が取り得る上限はＨである。そのため、式（２−３）において、ΔＤ／２＝Ｈと置くことにより、間隔Ｔと幅Ｈについての奥行きを知覚可能な条件は以下のように表される。
H/L-H/(L+T)>0.00029  ・・・（２−４）
【００５２】
観察者（ヒト）の目が疲れずに細かいものが見える距離（明視の距離）は約２５０ｍｍである。そのため、式（２−４）においてＬを２５０ｍｍと置くことにより、観察者にとって見易い条件を規定することができる。すなわち、観察者にとって見易く且つ面Ｓ０と面Ｉ０との間で間隔Ｔの奥行きを知覚することのできる条件は次式で表される。
H/250-H/(250+T)>0.00029  ・・・（２−５）
【００５３】
次に、反射面Ｉ１の表面が、厚さＴ（単位：ｍｍ）、可視光帯域の光に対する屈折率Ｎ（例えば、Ｎ＝１．６）の材料（カバー層）Ｍ１で覆われており、面Ｉ１とカバー層Ｍ１の表面Ｓ１の両面で光が反射される場合の運動視差について説明する。図８（ａ）は、照明光源Ｘから放射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。カバー層Ｍ１の面Ｓ１は平坦面である。反射面Ｉ１は、例えば、発色構造体などによって彩色されている。
【００５４】
照明光源Ｘ又は視点Ｙから面Ｓ１への垂線の長さ（明視の距離）をＬ（単位：ｍｍ）、照明光源Ｘと視点Ｙとの間の距離をＤ（単位：ｍｍ）と定義すると、照明光源Ｘから放射された光Ａの面Ｓ１への入射角度θＡ１は、図７（ａ）に示される空気中の場合と同じく、次式で表される。
θA1=D/(2×L)
一方、照明光源Ｘから放射され面Ｉ１で反射されて視点Ｙに入射する光Ｂは面Ｓ１で屈折するため、図７（ｂ）に示される空気中の場合と光路が異なる。光Ｂの面Ｓ１への入射角度をθＢ１、面Ｉ１への入射角度をθＢ１Ｍと定義すると、次式が成り立つ。
D/2=L×tan(θB1)+T×tan(θB1M)
ここで、上式にスネルの法則及び近軸近似を適用すると、次式が成り立つ。
θB1=D/{2×(L+T/N)}
【００５５】
次に、視点Ｙが移動する場合について考える。図８（ｂ）は、視点Ｙが移動した場合における、照明光源Ｘから放射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。視点Ｙが面Ｓ１との距離Ｌを保ったまま移動し、照明光源Ｘと視点Ｙとの距離ＤがΔＤ（単位：ｍｍ）変化する場合における、光Ａの面Ｓ１への入射角度をθ´Ａ１、光Ｂの面Ｉ１への入射角度をθ´Ｂ１と定義する。図７（ａ）、図７（ｂ）に示される場合と同様の計算を行うと、次の２式が得られる。
θ´A1=(D+ΔD)/(2×L)
θ´B1=(D+ΔD)/{2×(L+T/N)}
【００５６】
また、視点Ｙの移動に伴う、光Ａの視点Ｙへの入射角度の変化ΔθＡ１、光Ｂの視点Ｙへの入射角度の変化ΔθＢ１はそれぞれ次式で表される。
ΔθA1=θ´A1-θA1=ΔD/(2×L)        ・・・（３−１）
ΔθB1=θ´B1-θB1=ΔD/{2×(L+T/N)}  ・・・（３−２）
【００５７】
光Ｂの入射角度の変化ΔθＢ１（式（３−２））を、空気中の場合の光Ｂの入射角度の変化ΔθＢ０（式（２−２））と比較すると、屈折率Ｎは１よりも大きいことから、光Ｂの入射角度の変化は、材料（カバー層）Ｍ１がある場合の入射角度の変化ΔθＢ１の方が大きい。そのため、観察者は、カバー層Ｍ１がある場合の面Ｉ１は、カバー層Ｍ１が無い場合（空気中の場合）の面Ｉ０よりも近くにあるように知覚する。
【００５８】
また、カバー層Ｍ１がある場合は、空気中の場合に比べて、視点Ｙに入射される光Ａの入射角度θＡ１（又はθ´Ａ１）と光Ｂの入射角度θＢ１（又はθ´Ｂ１）が近くなる。そのため、視点Ｙには、面Ｓ１での反射光（光Ａ）と面Ｉ１での反射光（光Ｂ）とが重畳して入射する。光Ａと光Ｂとが重畳すると、観察者からは、面Ｉ１の発色構造体によって波長が変化された光Ｂの彩度が低下したように（白味を帯びて）観察される。そのため、空気中の場合と比較して、発色構造体による色彩の鮮やかさが薄れてしまう。
【００５９】
このように、カバー層Ｍ１がある場合、空気中の場合に比べて面Ｉ１に形成された発色構造体の奥行き感と鮮やかさが低下してしまう。
【００６０】
それに対し、本実施形態における発色構造体１はブレーズド回折格子を用いて作成されている。ブレーズド回折格子の傾斜角度γは、発色構造体１の奥行き感と鮮やかさの低下を抑えるように設定されている。ブレーズド回折格子が形成されている面Ｉ２が、厚さＴ（単位：ｍｍ）、屈折率Ｎの材料（カバー層）Ｍ２で覆われている。図９（ａ）は、照明光源Ｘから放射され面Ｉ２及びカバー層Ｍ２の面Ｓ２で反射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。照明光源Ｘ又は視点Ｙから面Ｓ２への垂線の長さはＬ（単位：ｍｍ）、照明光源Ｘと視点Ｙとの間の距離はＤ（単位：ｍｍ）である。
【００６１】
照明光源Ｘから放射され面Ｓ２で反射される光Ａの光路は、図８（ａ）に示されるカバー層Ｍ１がある場合の光Ａの光路と同じである。そのため、視点Ｙの移動前における光Ａの面Ｓ２への入射角度をθＡ２、視点ＹがΔＤ（単位：ｍｍ）移動した後における光Ａの面Ｓ２への入射角度をθ´Ａ２と定義すると、視点Ｙの移動に伴う、光Ａの視点Ｙへの入射角度の変化ΔφＡ２は次式で表される。
ΔφA2=θ´A2-θA2=ΔD/(2×L)  ・・・（４−１）
【００６２】
一方、照明光源Ｘから放射され面Ｉ２で反射される光Ｂは、図８（ａ）に示されるカバー層Ｍ１がある場合の光Ｂの光路とは異なる。具体的には、光Ｂは、面Ｉ２に形成されたブレーズド回折格子の斜面で鏡面反射される。ブレーズド回折格子の斜面の角度（傾斜角度γ）は、位置に応じて異なっている。視点Ｙの移動前において、光Ｂの面Ｉ２への入射角度をθＢ２Ｍ、面Ｉ２で反射される光Ｂの反射角度をφＢ２Ｍと定義すると、次式が成り立つ。
φB2M=θB2M-2×γ
=θB2/N-2×γ
また、面Ｉ２で反射され、面Ｓ２を透過した光Ｂの視点への入射角度をφＢ２と定義すると、φＢ２は、スネルの法則を用いて次式で表される。
φB2=N×φB2M
=θB2-2×N×γ  ・・・（４−２）
【００６３】
また、図９（ａ）と、光Ｂの入射角度（θＢ２、θＢ２Ｍ、φＢ２、φＢ２Ｍ）から、次式が成り立つ。
D= L×tan(θB2)+T×tan(θB2M)
+L×tan(φB2)+T×tan(φB2M)
上式に式（４−２）を代入すると共に、近軸近似及びスネルの法則を適用すると、次のように変形できる。
D=2×(L+T/N)×(θB2−N×γ)  ・・・（４−３）
【００６４】
次に、視点ＹがΔＤ移動した場合における光Ｂについて考える。図９（ｂ）は、視点Ｙが移動した場合における、照明光源Ｘから放射され発色構造体１が形成されたカバー層Ｍ２で反射された光を観察者が視点Ｙから観察する様子を模式的に表したものである。視点移動後の光Ｂの面Ｓ２への入射角度をθ´Ｂ２、光Ｂの面Ｉ２への入射角度をθ´Ｂ２Ｍ、光Ｂの面Ｉ２での反射角度をφ´Ｂ２Ｍ、光Ｂの視点Ｙへの入射角度をφ´Ｂ２と定義すると、視点Ｙの移動前と同様に次式が成り立つ。
D+ΔD= L×tan(θ´B2)+T×tan(θ´B2M)
+L×tan(φ´B2)+T×tan(φ´B2M)
また、視点移動後の光Ｂが反射されるブレーズド回折格子の傾斜角度をγ´と定義すると、視点Ｙの移動前の場合と同様の変形を行うことにより、上式は次のように変形できる。
D+ΔD = 2×(L+T/N)×(θ´B2−N×γ´)  ・・・（４−４）
また、式（４−２）と同様に次式が成り立つ。
φ´B2=θ´B2-2×N×γ´  ・・・（４−５）
【００６５】
式（４−３）と式（４−４）から、視点Ｙの移動に伴う光Ｂの面Ｓ２への入射角度の変化ΔθＢ２は次式で表される。
ΔθB2=θ´B2-θB2
=ΔD/{2×(L+T/N)}+N×(γ´-γ)  ・・・（４−６）
また、視点Ｙの移動に伴う、光Ｂの視点Ｙへの入射角度の変化ΔφＢ２は、式（４−２）、（４−５）、（４−６）を用いて次式で表される。
ΔφB2=φ´B2-φB2
=ΔD/2/(L+T/N)-N×(γ´-γ)  ・・・（４−７）
【００６６】
ここで、観察者がブレーズド回折格子が形成された面Ｉ２に対して、空気の場合と同等以上の奥行きを知覚するためには、視点Ｙへの入射角度の変化ΔφＢ２（式（４−７））が、空気中の場合のΔθＢ０（式（２−２））よりも小さければよい。そのため、観察者に面Ｉ２に対してＴ以上の奥行きがあると知覚させるためには、発色構造体１は次の条件式を満たせばよい。
ΔφB2≦ΔθB0  ・・・（４−８）
条件式（４−８）に式（２−２）及び式（４−７）を代入して式変形すると、次の条件式が得られる。
N×(γ´-γ)≧ΔD/{2×(L+T/N)}-ΔD/{2×(L+T)}  ・・・（４−９）
【００６７】
観察者が発色構造体１のどの位置を観察した場合においても、発色構造体１に対して奥行きを知覚するためには、発色構造体１の視点Ｙの移動方向における幅Ｈ（単位：ｍｍ）内で、条件式（４−９）を満たせばよい。発色構造体１が条件式（４−９）を満たすためには、ブレーズド回折格子の傾斜角度が幅Ｈ内で単調に変化する必要がある。
【００６８】
幅Ｈの発色構造体１のうち、一端のブレーズド回折格子の傾斜角度をγ１、他端のブレーズド回折格子の傾斜角度をγ２と定義すると、ブレーズド回折格子の傾斜角度は視点Ｙの移動方向における位置（光Ｂの反射される位置）に応じてγ１からγ２の間で単調に変化する。
【００６９】
ここで、光Ｂが近軸光線と仮定した場合に、視点ＹがΔＤ移動した場合に、面Ｉ２で光Ｂが反射される位置の移動距離ΔＸは、次式で表される。
ΔX=ΔD/2
すなわち、視点ＹがΔＤ移動すると、光Ｂが面Ｉ２で反射される位置はΔＤ／２移動する。そのため、視点ＹがΔＤ移動する場合におけるブレーズド回折格子の傾斜角度の変化（γ´−γ）は、次式で表される。
(γ´-γ)=(γ2-γ1)×ΔD/(2×H)  ・・・（４−１０）
式（４−１０）を式（４−９）に代入すると、次式が得られる。
N×(γ2-γ1)≧H/(L+T/N)-H/(L+T)  ・・・（４−１１）
【００７０】
ここで、屈折率Ｎのカバー層Ｍ２に形成された傾斜角度γのブレーズド回折格子のブレーズ角αは、Ｎ×γである。本実施形態の発色構造体１の一端におけるブレーズ角をα１（単位：ｒａｄｉａｎ）、他端におけるブレーズ角をα２（単位：ｒａｄｉａｎ）と定義すると、観察者に面Ｉ２に対してＴ以上の奥行きがあると知覚させるための条件は次式で表される。
(α2-α1)≧H/(L+T/N)-H/(L+T)  ・・・（４−１２）
ブレーズ角α２とブレーズ角α１のどちらが大きいかは限定されないため、式（４−１２）は次のように表される。
|α2-α1|≧H/(L+T/N)-H/(L+T)
また、観察者にとって見易い条件であるＬ＝２５０ｍｍ（明視距離）を用いると、次の条件式が得られる。
|α2-α1|≧H/(250+T/N)-H/(250+T)  ・・・（４−１３）
発色構造体１が条件式（４−１３）を満たすことにより、観察者に対して発色構造体１が物理的な厚さＴ以上の奥行きを有すると知覚させることができる。
【００７１】
なお、条件式（４−１３）は、視点Ｙの移動に伴う光Ｂの視点Ｙへの入射角度の変化ΔφＢ２が、空気中の場合の入射角度の変化ΔθＢ０以下となる条件（式（４−８））から導かれたものである。そのため、観察者が発色構造体１に対してＴ以上の奥行きを知覚するためには、発色構造体１が条件式（４−１３）を満たすと共に、視点Ｙに入射される光Ａの入射角度の変化ΔφＡ２と光Ｂの入射角度の変化ΔφＢ２の差が、観察者の目の角度分解能よりも大きい必要がある。この条件は、空気中の場合と同様に条件式（２−５）で表される。
【００７２】
条件式（４−１３）において、ブレーズ角の差（｜α２−α１｜）を大きくすることにより、発色構造体１の奥行き感を増すことができる。しかし、ブレーズ角の差を大きくし過ぎると、不自然な奥行き感が得られる。そのため、ブレーズ角の差を大きくし過ぎることは、発色構造体１を外装部品などの装飾に用いる上では好ましくない。自然な奥行きが得られる上限は、奥行きが無限大に知覚される場合である。観察者が奥行きＴが無限大であると知覚する場合の条件は、視点Ｙの移動に伴う光Ｂの視点Ｙへの入射角度の変化（ΔφＢ２）がゼロの場合である。この条件は、式（２−２）において、Ｔを無限大とすることによって得られる。そのため、自然な奥行きが得られる条件は次式で表される。
0<ΔφB2  ・・・（４−１４）
条件式（４−１４）は、条件式（４−１３）を導出した場合と同様の式変形を行うことにより、次のように変形できる。
|α2-α1|<H/(250+T/N)  ・・・（４−１５）
発色構造体１が条件式（４−１５）を満たすことにより、観察者に発色構造体１（面Ｉ２）に対して自然な奥行きがあると知覚させることができる。
【００７３】
なお、条件式（４−１５）は、発色構造体１に対して奥行き感を持たせるための必須の条件ではない。ブレーズ角の差（｜α２−α１｜）が、条件式（４−１５）を満たさないことは、条件式（４−１４）に反して、ΔφＢ２が負の値を取ることと同じである。この場合、面Ｓ２で反射される光Ａの入射角度の変化ΔφＡ２の符号と、面Ｉ２で反射される光Ｂの入射角度の変化ΔφＢ２の符号とが逆となるため、視点Ｙを変化させると、観察者には光Ａと光Ｂとが逆方向に移動するように知覚される。ただし、この場合においても、光Ａの入射角の変化（ΔφＡ２）と光Ｂの入射角の変化（ΔφＢ２）との差より、観察者は面Ｉ２に対して奥行き感を知覚することができる。そのため、ブレーズ角の差（｜α２−α１｜）の上限値は、次の条件式のように、条件式（４−１５）で示される値よりも大きな値としてもよい。
|α2-α1|<2×H/(250+T/N)  ・・・（４−１６）
【００７４】
観察者に奥行き感を知覚させるための条件式（４−１３）、（４−１５）、（４−１６）ではブレーズ角（α１、α２）が規定されている。観察者に、発色構造体１に対して奥行きと共に色彩の変化を知覚させるためには、ブレーズ角（α１、α２）と共にブレーズド回折格子の高さ（又は、光路長差）を規定する必要がある。
【００７５】
図５には、回折格子の光路長差と、可視光帯域における０次回折光のみが発生する条件と１次回折光のみが発生する条件の関係が示されている。視点Ｙの移動に伴って発色構造体１の色彩を変化させるためには、視点Ｙが移動する間に、０次回折光のみが発生する条件又は１次回折光のみが発生する条件のいずれかが満たされればよい。図５に示されるように、可視光帯域の内、０次回折光のみが発生する条件と１次回折光のみが発生する条件の間で、光路長差の間隔が最も広いのは波長７００ｎｍの光であり、その間隔は約３００ｎｍである。そのため、視点Ｙの移動に伴って光路長差が３００ｎｍ以上変化すれば、観察者には発色構造体の色彩が変化して見える。
【００７６】
従って、観察者に対して発色構造体１が奥行き感と色彩の変化を知覚させるためには、ブレーズド回折格子は、幅Ｈ内で、光路長差の最も短いブレーズド回折格子と光路長差の最も長いブレーズド回折格子との間の光路長差の間隔（差）を３００ｎｍ以上に設定すればよい。この条件は、光路長差の最も短いブレーズド回折格子の段差高さをｈ１（単位：ｎｍ）と定義し、光路長差の最も短いブレーズド回折格子の段差高さをｈ２（単位：ｎｍ）と定義すると、次の条件式で表される。
2×N×(h2-h1)≧300  ・・・（４−１７）
【００７７】
なお、発色構造体１がブレーズド回折格子によって形成されている場合、条件（１−３）、（１−４）を満たす必要はない。条件（１−３）、（１−４）は、観察者の観察角度によって発色構造体１の色彩が変化する条件である。一方、条件式（４−１７）は、視点Ｙが移動することによって発色構造体１の色彩が変化する条件である。そのため、発色構造体１が条件式（４−１７）を満たしていれば、条件（１−３）、（１−４）を満たしていなくても、視点Ｙを移動させることにより観察者には発色構造体１の色彩が変化して見える。なお、発色構造体１は、条件式（４−１７）と、条件（１−３）、（１−４）を同時に満たしてもよい。
【００７８】
また、上記の説明では、発色構造体１は、ブレーズド回折格子が形成された面Ｉ２がカバー層Ｍ２で覆われた構成として説明したが、本発明はこれに限定されない。ブレーズド回折格子は、カバー層Ｍ２の面Ｓ２とは反対の側の面（面Ｉ２）に形成されていてもよい。この場合、カバー層Ｍ２のブレーズド回折格子が形成された面（面Ｉ２）には、反射膜が積層されていてもよい。
【００７９】
以下、本実施形態の発色構造体１の実施例を３例示し、参考として一般的なホログラムやフレネルミラーの構成についての比較例を３例示す。
【００８０】
下記表１は、実施例１〜３の発色構造体１の数値構成及び数値構成に基づく条件式の計算結果を示している。また、下記表２は、比較例１〜３の発色構造体の数値構成及び数値構成に基づく条件式の計算結果を示している。表１及び表２中において、光路長差（ｌ１、ｌ２）は、回折格子の段差高さ（ｈ１、ｈ２）に２×Ｎを乗じたものである。また、表１及び表２中において、条件式（２−５）、（４−１３）、（４−１７）、（４−１５）について、条件式を満たしている場合は「○」、条件式を満たしていない場合は「×」を記している。
【００８１】
表１及び表２において、「発色構造体の幅１」は、実際の発色構造体の幅を示し、「発色構造体の幅２」は、条件式の計算に用いる発色構造体の幅を示している。発色構造体の幅が大きすぎる場合、観察者が発色構造体に対して奥行きを感じるために、視点Ｙを大きく動かす必要がある。しかし、視点Ｙを大きく動かさなければ奥行きを感じられない発色構造体は、外装部品として適さない。そのため、条件式の計算においては、発色構造体の幅に上限を設けている。幅の上限は、輻輳間隔（左右の目の間隔）である６５ｍｍの１／４（１６．２５ｍｍ）としている。このように、幅の上限を輻輳間隔よりも小さく設定することにより、観察者は、視点Ｙを大きく動かすことなく発色構造体に対して奥行きを感じることができる。
【００８２】
【表１】
2016048315.tif 000003
【００８３】
【表２】
2016048315.tif 000004
【００８４】
実施例１〜３では、ブレーズド回折格子の一端から他端にかけてブレーズ角が単調に変化している。また、実施例１〜３は、観察者が発色構造体１の平坦な面とブレーズド回折格子が形成された面との間で奥行きを知覚することのできる条件（条件式（２−５））、観察者が発色構造体１に対して厚さＴ以上の奥行きを知覚するための条件（条件式（４−１３））、視点Ｙの移動に伴って発色構造体１の色彩が変化するための条件（条件式（４−１７））を満たしている。そのため、観察者は、発色構造体１に対して奥行きと色彩の変化の両方を知覚することができる。また、実施例２、３では、観察者が発色構造体１に対して自然な奥行きを感じるための条件（条件式（４−１５））を満たしている。そのため、観察者は、発色構造体１に対して自然な奥行きを知覚することができる。
【００８５】
比較例１は、一般的なホログラムシール（ホログラムステッカー）を想定した発色構造体の数値構成である。観察者は、観察角度を変化させることにより、ホログラムシールに対して色彩の変化を感じることができる。しかし、比較例１では、発色構造体の厚みＴが薄く、発色構造体が条件式（２−５）、（４−１３）を満たしていない。そのため、観察者は比較例１の発色構造体に対して奥行きを感じることができない。
【００８６】
比較例２、３は、一般的なホログラムプレートを想定した発色構造体の数値構成である。
ホログラムプレートは、ホログラムシールよりも厚みのある透明材料に回折格子を設けたものである。比較例２では、条件式（２−５）、（４−１３）を満たしていないため、観察者は比較例２の発色構造体に対して奥行きを感じることができない。また、比較例３では、条件式（４−１３）を満たしていないため、観察者は比較例３の発色構造体に対して十分な奥行きを感じることができない。
【００８７】
上述の実施形態では、図６に示したように、発色構造体１がブレーズド型の反射型回折格子であるものとして説明したが、発色構造体１の構成はこれに限定されない。例えば、図１０に示されるように、発色構造体１は、山型反射面のタイプの反射型回折格子であってもよい。
【００８８】
また、上述の実施形態では、発色構造体１の視点Ｙの移動方向における幅を幅Ｈと定義した場合に、各条件式（条件式（２−５）、（４−１３）、（４−１５）、（４−１７））を満たすとして説明したが、発色構造体１の構成はこれに限定されない。例えば、発色構造体１は、視点Ｙの移動方向において少なくとも一部分のみが各条件式を満たしていてもよい。詳しくは、発色構造体１は、一部の領域が各条件式を満たしていれば、ユーザに対して奥行きや色彩の変化を知覚させることができる。
【００８９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、発色構造体１の回折格子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１１（ａ）は、回折格子を同心円状に構成した場合の例である。この場合、ブレーズド回折格子の斜面はすり鉢のように中央を向いて配置されている。図１１（ｂ）は、回折格子を平行に構成した場合の例である。また、図１１（ｃ）は、縦方向の回折格子を有するブロックと、斜め方向の回折格子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。
【００９０】
上述の回折格子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。
【００９１】
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。
【００９２】
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】
【００９３】
１  発色構造体
１００  発色構造体
Ｘ  照明光現
Ｙ  視点
Ｃ  輻輳角
ＰＤ  輻輳間隔（左右の目の間隔）
Ｌ  明視の距離
ＡＰ  瞳孔の開口角
Ｄ  照明光源と視点との間隔
ΔＤ  視点の移動距離
ｈ  回折格子の段差高さ
Ｗ  回折格子の周期
【図２】
2016048315.tif 000005
【図５】
2016048315.tif 000006
【図６】
2016048315.tif 000007
【図７】
2016048315.tif 000008
【図８】
2016048315.tif 000009
【図９】
2016048315.tif 000010
【図１０】
2016048315.tif 000011
【図１】
2016048315.tif 000012
【図３】
2016048315.tif 000013
【図４】
2016048315.tif 000014
【図１１】
2016048315.tif 000015