JP4239605B2 - 回折格子を用いた表示体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子から成るセルを画素として用いた表示体に係り、更に詳しくは、回折格子にブレーズド回折格子を含んでいる表示体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーズド回折格子は光学素子として用いることが多く、通常、単一の空間周波数から成る格子パターンとして作製される。一般的な光学用途では、ブレーズド回折格子は、単一波長に対する集光作用、あるいは白色光（多波長）に対する分光作用などの比較的単純な役割を果たす目的で使用されている。
【０００３】
一方、例えば、本出願人による特許文献１に示すように、ブレーズド回折格子をディスプレイに用いる例もある。これらの技術では、単純に鋸刃状の断面形状を持った回折格子を用いることにより、正弦波状の断面形状を持つ回折格子よりも高い回折効率が得られることが示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３９５０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、以下のような問題がある。
【０００６】
主に光学素子として用いられるブレーズド回折格子は、通常、単一の空間周波数から成る格子パターンとして作製されるため、このようなブレーズド回折格子を用いて画像表示を行っても、通常の観察条件においてカラー画像を観察することは不可能である。
【０００７】
一方、鋸刃状の断面形状を持つブレーズド回折格子によりディスプレイを構成した場合、輝度向上効果は認められるが、単純に鋸刃状の断面形状にしただけでは、各色のバランスの取れた高品位なカラー画像の表示を行うことは難しい。また、全く任意のブレーズド回折格子を微小領域毎に作製するのは、極めて精密かつ複雑なレリーフ形成が必要となり、作製及び複製が困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、ブレーズド回折格子を用いることによって、高い回折効率を有するとともに、色のバランスの取れた高品位なカラー画像表示を可能とする表示体を提供することにある。
【０００９】
また、その第２の目的は、第１の目的に加えて、製造が容易な表示体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、上記第１および第２の目的を達成するために、複数の回折格子セルのおのおのを画素として画像を表示する表面レリーフ型からなる表示体において、回折格子セルのうち少なくとも２つは、主斜面と副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となるブレーズド回折格子であって、空間周波数が互いに異なり、格子の稜線方向が互いにほぼ同一であり、主斜面の傾斜角を互いにほぼ同一としている。
【００１２】
従って、請求項１の発明の表示体においては、以上のような手段を講じることにより、複数種類のブレーズド回折格子セルの主斜面の傾斜角が、格子の空間周波数に依らずに一定のため、容易に安定して製造することが可能となる。更に、これによって、観察時の効果として、製造過程で一様な成形率の低下がある場合でも、各回折格子セルの回折効率の変化をほぼ同様にすることができ、色のバランスを安定して再現することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、上記第１および第２の目的を達成するために、複数の回折格子セルのおのおのを画素として画像を表示する表面レリーフ型からなる表示体において、各回折格子セルのうち少なくとも１つは、第１の主斜面と第１の副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となる第１のブレーズド回折格子からなる回折格子セルであり、残りの回折格子セルのうちの少なくとも１つは、第２の主斜面と第２の副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となる第２のブレーズド回折格子からなる回折格子セルであり、第１および第２のブレーズド回折格子は、空間周波数を互いに異とし、格子の稜線方向を互いにほぼ同一とし、主斜面の傾斜角を互いにほぼ同一としている。
【００１４】
従って、請求項２の発明の表示体においては、以上のような手段を講じることにより、複数種類のブレーズド回折格子セルの主斜面の傾斜角が、格子の空間周波数に依らずに一定のため、容易に安定して製造することが可能となる。更に、これによって、観察時の効果として、製造過程で一様な成形率の低下がある場合でも、各回折格子セルの回折効率の変化をほぼ同様にすることができ、色のバランスを安定して再現することが可能となる。
【００１５】
請求項３の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１または請求項２の発明の表示体において、表示する画像の各画素の色に対応して各回折格子セルの空間周波数を決定し、格子の稜線方向をほぼ同一とする回折格子セルを画素としてカラー画像を表示するようにしている。
【００１６】
従って、請求項３の発明の表示体においては、以上のように、表示する画像の各画素の色に対応して、各回折格子セルの空間周波数を決定し、格子の稜線方向が一致する回折格子セルを画素としているので、カラー画像を表示する場合、色のバランスの取れた高品位な、つまり正確に色再現したカラー表示が可能となる。
【００１７】
請求項４の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の表示体において、各回折格子セルのうち、格子の稜線方向が互いに異なる回折格子セルを有している。
【００１８】
従って、請求項４の発明の表示体においては、予め設定する観察条件を複数とし、それに対応してブレーズド回折格子セルの稜線方向を複数種類とすることにより、各条件に合致した観察を行った時に各条件に合致した画像をそれぞれ観察することが可能となる。
【００１９】
請求項５の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の表示体において、格子の稜線方向を互いにほぼ同一とし、表示体面に対する法線ベクトルを中心として、各主斜面に対する法線ベクトルが互いにほぼ対称になるようなブレーズド回折格子セルを含んでいる。
【００２０】
従って、請求項５の発明の表示体においては、以上のような手段を講じることにより、ある１つのカラー画像が観察できる観察条件において、表示体面を軸として１８０°回転させると、別のカラー画像を観察することが可能となる。
【００２１】
請求項６の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１乃至５のうち何れか１項の発明の表示体において、複数の回折格子セルのうちの何れかは、格子の稜線方向を複数のブレーズド回折格子のうちの何れかとほぼ同一とし、正弦波形状または矩形波状の断面形状を有している。
【００２２】
正弦波状または矩形波状の断面形状を有する回折格子セルは、ブレーズド回折格子セルによるカラー画像の表示効果よりもやや暗い画像が表示される。従って、請求項６の発明の表示体においては、背景などの表示効果を高めることができる。
【００２３】
請求項７の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１乃至６のうち何れか１項の発明の表示体において、表示する画像の各画素の輝度値に基づいて各回折格子セルの面積を設定することにより、画像を、各回折格子セルによって階調表現して表示するようにしている。
【００２４】
従って、請求項７の発明の表示体においては、製造上の成形率低下のある場合でも安定したカラーバランスを保つことができ、正確な色再現を伴ったフルカラー画像を容易に得ることが可能となる。更に、各画素において回折格子の空間周波数を設定して、観察時の波長を選択することにより、複数の回折格子セルの混色表示も利用して、通常の写真やＣＲＴ等よりも広い色域を表現することも可能となる。一方、混食表示に用いる回折格子セルとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応する３つのセルを利用すれば、フルカラー表示を容易に実現できる。
【００２５】
請求項８の発明は、上記第２の目的を達成するために、請求項１乃至７のうち何れか１項の発明の表示体において、空間周波数の互いに異なる各ブレーズド回折格子の鋸刃状の断面形状を互いに相似形状にしている。
【００２６】
従って、請求項８の発明の表示体においては、以上のような手段を講じることにより、機械切削等のように、同一形状の凹凸を形成する装置で、より容易に作製することが可能となる。
【００２７】
請求項９の発明は、上記第２の目的を達成するために、請求項１乃至８のうち何れか１項の発明の表示体において、空間周波数の互いに異なる各ブレーズド回折格子における各副斜面の稜線方向に直交する長さをほぼ同一としている。
【００２８】
従って、請求項９の発明の表示体においては、以上のような手段を講じることにより、エッチングなどの化学的な凹凸の形成方法や、電子線描画などの微細加工方法により容易に、かつ高精度に作製することが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１から図３を用いて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示体の概念を説明するための図である。
【００３２】
すなわち、本発明の実施の形態に係る表示体は、図１（ａ）に示すように、マトリクス状に配置された複数の回折格子セルＣから構成してなる表面レリーフ型の表示体１０であり、各回折格子セルＣのおのおのを画素としてその１次回折光により所望の画像を表示する。
【００３３】
そして、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、回折格子セルＣのうち少なくとも２つは、空間周波数νが互いに異なり、格子の稜線方向を互いに同一、すなわち基準方向ｅに対する稜線方向の角度を同一（θ_１＝θ_２）とし、更に、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すように、表示体面に対する傾斜角φが互いに同一（傾斜角φ_１＝傾斜角φ_２）であるブレーズド回折格子である。
【００３４】
ブレーズド回折格子は、図１（ｂ）の場合ａ_１−ｂ_１方向、図１（ｃ）の場合ａ_２−ｂ_２に沿って主斜面ｆ（図１（ｄ）の場合ｆ_１、図１（ｅ）の場合ｆ_２）と副斜面ｇ（図１（ｄ）の場合ｇ_１、図１（ｅ）の場合ｇ_２）とを交互に規則的に配置することによって、表示体１０に対して鋸刃形状の断面を有している。
【００３５】
ブレーズド回折格子セルを表示体１０に用いる際の典型的な格子間隔ｄ（図１（ｄ）の場合ｄ_１、図１（ｅ）の場合ｄ_２）は、およそ0.5〜2μｍ程度であり、典型的な格子の高さｈ（図１（ｄ）の場合ｈ_１、図１（ｅ）の場合ｈ_２）は0.1〜1μｍ程度である。特に最適な格子の高さｈは、主にブレーズド回折格子を構成する材料の屈折率と、表示体１０が反射型か透過型かに依存する。
【００３６】
以下、簡単のため、表示体１０が屈折率１の媒質（空気など）に接しており、その媒質中より光が入射し、表示体１０の表面で反射して回折光を生じる際について主に論じる。これ以外の条件の場合は、媒質の屈折率や透過型または反射型かの光学的な差異を考慮して、主としてブレーズド回折格子セルの主斜面ｆの傾斜角φを最適角度φoptにすることによって補正すれば、同様の議論が成立する。
【００３７】
ブレーズド回折格子セルにおいて、格子間隔ｄは下記（１）式によって決定される。
ｄ＝λ／（sinα−sinβ） ・・・・・（１）
ただし、λは入射光の波長（観察時の色に対応）である。αは格子の格子ベクトル方向に直交する方向における０次回折光（透過光や正反射光）の射出角度、βは同方向における１次回折光の射出角度（観察する方向に対応）である。
【００３８】
最も一般的な条件として、表示体面に対して垂直方向に光が射出する条件を考慮する。この場合、１次回折光の射出角度β＝０°であり、０次回折光の角度α＝α_Ｎとすると、上記（１）式は次のように簡略化される。
ｄ＝λ／sinα_Ｎ・・・・・（２）
また、主斜面ｆの傾斜角φを用いると、ブレーズド回折格子セルの最大高さｈ_ｍａｘは下記（３）式によって表される。
【００３９】
ｈ_ｍａｘ＝ｄ×tanφ・・・・・（３）
ここで、ブレーズド回折格子セルにおいて観察条件を一定の条件にした場合でも、波長λ毎に最大高さｈ_ｍａｘは異なる。一方、主斜面ｆの傾斜角φを一定にすると、ブレーズド回折格子セルの空間周波数νにより格子の高さｈ_ｍａｘが変化し、少なくとも可視波長帯域において、同一の観察条件においては波長λに依存することなくほぼ同様の回折効率が得られることになる。
【００４０】
すなわち、ブレーズド回折格子セルを表示体１０の画素構成要素として用いる場合、特定の観察条件において観察される各画素を構成しているブレーズド回折格子セルの傾斜角φを一定にすれば、任意の表示色がほぼ同様の回折効率、すなわちほぼ同様の輝度で表示可能となり、空間周波数νに依存する各画素の色に関してバランスの取れたカラー画像の表示を可能としている。
【００４１】
特に、表面レリーフ型の回折格子の複製をエンボス等の技術で行う場合、通常、複製物には若干の格子の高さｈの減少が見られ、従来技術では色のバランスが崩れてしまうが、本実施の形態によれば、格子の高さｈの減少があっても全体の明るさが変化するだけで、安定したカラーバランスを実現するようにしている。
【００４２】
従って、本実施の形態に係る表示体１０においては、作製及び複製が極めて安定し、明るいカラー画像表示を可能とすると共に、極めて正確な色再現を容易に実現する。
【００４３】
また、反射型のブレーズド回折格子セルにおいて、回折格子による回折効率、すなわち入射光に対する１次回折光の割合を最大にするためには、以下に示す（４）式を満たすように、主斜面ｆの傾斜角φが最適角度φoptになるように設計すればよい。
φopt＝α_Ｎ／２ ・・・・・（４）
従って、本実施の形態において、ブレーズド回折格子の主斜面ｆの傾斜角φをφoptにすれば、極めて輝度の高いカラー画像の表示を可能としている。
【００４４】
表示体１０におけるブレーズド回折格子セル以外の回折格子セルについては、ブレーズド回折格子セルではない回折格子セル、例えば図２に示すように表示体面に対する断面が正弦波形状をなす回折格子セルや、図３に示すように表示体面に対する断面が矩形波形状をなす回折格子セルであっても構わない。これらブレーズド回折格子セルではない回折格子セルについても、稜線方向はブレーズド回折格子セルのものと同一（θ_１＝θ_２＝θ_３＝θ_４）とすると、ブレーズド回折格子を同方向から同時に観察できる。
【００４５】
各回折格子セルＣについては、表示する画像の各画素の色に対応して空間周波数νを決定する。これによって、格子の稜線方向が一致する各回折格子セルＣを画素としてカラー画像を表示するようにしている。また、表示する画像の各画素の輝度値に基づいて、各回折格子セルＣの面積を設定することによって、これら各回折格子セルＣによって階調表現された画像を表示するようにしている。
【００４６】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る表示体の作用について説明する。
【００４７】
すなわち、本発明の実施の形態に係る表示体は、図１（ａ）に示すように、マトリクス状に配置された複数の回折格子セルＣから構成してなる表面レリーフ型の表示体１０であって、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、回折格子セルＣのうち少なくとも２つは、空間周波数νが互いに異なり、格子の稜線方向を互いに同一、すなわち基準方向ｅに対する稜線方向の角度を同一（θ_１＝θ_２）とし、更に、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すように、表示体表面に対する傾斜角φが互いに同一（傾斜角φ_１＝傾斜角φ_２）であるブレーズド回折格子セルから構成される。
【００４８】
そして、各回折格子セルＣのおのおのを画素として、図１（ａ）に示すような所望の画像が表示される。
【００４９】
主斜面ｆの傾斜角φを一定にすると、ブレーズド回折格子の空間周波数νにより格子の最大高さｈ_ｍａｘが変化し、可視波長帯域において、同一の観察条件においては波長λに依存することなくほぼ同様の回折効率が得られる。
【００５０】
すなわち、ブレーズド回折格子セルを表示体１０の画素構成要素として用いる場合、特定の観察条件において観察される各画素を構成している各ブレーズド回折格子セルの傾斜角φを一定にすれば、任意の表示色がほぼ同様の回折効率、すなわちほぼ同様の輝度で表示され、空間周波数νに依存する各画素の色に関してバランスの取れたカラー画像が表示される。
【００５１】
特に、表面レリーフ型の回折格子の複製をエンボス等の技術で行う場合、通常、複製物には若干の格子の高さｈの減少が見られるが、本実施の形態によれば、格子の高さｈの減少があっても傾斜角φの変化が一様であれば全体の明るさが変化するだけで、安定した色再現が実現される。
【００５２】
上述したように、本実施の形態に係る表示体１０においては、作製及び複製が極めて安定し、明るいカラー画像表示を可能とすると共に、極めて正確な色再現を容易に実現することができる。
【００５３】
更に、反射型のブレーズド回折格子において、前記（４）式を満たすように、すなわち、主斜面ｆの傾斜角φが最適角度φoptになるように設計することによって、回折格子による１次の回折効率、すなわち入射光に対する１次回折光の割合を最大にすることができる。これによって、極めて輝度の高いカラー画像を表示することができる。
【００５４】
各回折格子セルＣについては、表示する画像の各画素の色に対応して空間周波数νが決定される。これによって、格子の稜線方向が一致する各回折格子セルＣを画素としてカラー画像が表示される。また、表示する画像の各画素の輝度値に基づいて、各回折格子セルＣの面積が設定されることによって、各回折格子セルＣによって階調表現された画像が表示される。
【００５５】
これにより、予め設定した観察条件下において、カラー表現された階調画像が特定方向から確実に観察されるようになる。
【００５６】
なお、表示体１０におけるブレーズド回折格子セル以外の回折格子セルについては、ブレーズド回折格子セルではない回折格子セル、例えば図２に示すような断面形状が正弦波状をなす回折格子セルや、図３に示すように断面形状が矩形波状をなす回折格子セルも用いられる。これらブレーズド回折格子セルではない回折格子セルについても、稜線方向はブレーズド回折格子セルのものと同一（θ_１＝θ_２＝θ_３＝θ_４）とすると、ブレーズド回折格子を同方向から同時に観察できる。
【００５７】
ブレーズド回折格子セルは＋１次回折光のみが極めて高い回折効率を持つが、ブレーズド回折格子セル以外のこれら回折格子セルは、＋１次回折光とー１次回折光の効率の差がほとんどないため、＋１次回折光によりブレーズド回折格子セルと、これら回折格子セルによるカラー画像が観察され、−１次回折光によりこれら回折格子セルによる画像のみが観察される。これによって、ブレーズド回折格子セルによるカラー画像の表示効果よりもやや暗い画像が表示され、背景などの表示に用いることができる。
【００５８】
上述したように、本実施の形態に係る表示体においては、上記のような作用により、複数種類のブレーズド回折格子セルの傾斜角φが、格子の空間周波数νに依らずに一定のため、容易に安定して製造することが可能となる。これは、回折格子セルの空間周波数νが観察時の色に対応するため、観察時の効果として、色のバランスを安定して再現できることを意味する。
【００５９】
特に、表示する画像の各画素の色に対応して、各回折格子セルの空間周波数νを決定し、格子の稜線方向が一致する回折格子セルを画素としているので、カラー画像を表示すれば、色のバランスの取れた高品位な、つまり正確に色再現したカラー表示を実現することができる。
【００６０】
また、表示する画像の各画素の輝度値に基づき、回折格子セルの面積を設定することにより階調表現された画像を表示することができる。これにより、正確な色再現を伴ったフルカラー画像を容易に得ることが可能となる。このとき、各画素において波長λを選択できるので、複数の回折格子セルの混色表示も利用して、通常の写真やＣＲＴ等よりも広い色域を表現することができる。
【００６１】
更にまた、以上のような独特の視覚効果を利用して、本実施の形態に係る表示体を有価証券類に貼付することにより、真贋判定を容易とし、貼付された媒体に高い偽造防止効果を付与することも可能となる。
【００６２】
なお、複数種類のブレーズド回折格子の鋸刃形状を、互いに相似形状とするようにしても良い。つまり、図１（ａ）に示すような表示体１０に、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すような２種類のブレーズド回折格子セルＣ（＃１）およびブレーズド回折格子セルＣ（＃２）が設けられている場合、下記（５）式に示すように、（格子間隔ｄ／格子高さｈ）を、ブレーズド回折格子セルＣ（＃１）、およびブレーズド回折格子セルＣ（＃２）の場合ともに等しくする。
ｄ_１／ｈ_１＝ｄ_２／ｈ_２ ・・・（５）
これによって、機械切削等のように、同一形状の凹凸を形成する装置で、より容易に作製することが可能となる。
【００６３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４から図５を用いて説明する。
【００６４】
本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体の変形例であるので、ここでは異なる部分のみについて説明する。
【００６５】
すなわち、本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体に配置されていた複数種類のブレーズド回折格子セルのうち、格子の稜線方向を互いに同一とし、表示体１０の表面である表示体面に対する法線ベクトルを中心として、各主斜面ｆに対する法線ベクトルが互いにほぼ対称になるようなブレーズド回折格子セルを含んでいる。
【００６６】
図４および図５を用いて具体的に説明する。
【００６７】
図４（ａ）に平面図および図４（ｂ）に断面図を示すようなブレーズド回折格子セルＣ（＃５）と、図５（ａ）に平面図および図５（ｂ）に断面図を示すようなブレーズド回折格子セルＣ（＃６）とはそれぞれ、図１に示す第１の実施の形態に係る表示体１０に含まれるブレーズド回折格子セルであって、空間周波数νが互いに異なり、格子の稜線方向を互いに同一、すなわち基準方向ｅに対する稜線方向の角度を同一（θ_５＝θ_６）とし、更に、表示体表面に対する傾斜角φが互いに同一（φ_５＝φ_６）であるブレーズド回折格子セルからなる。
【００６８】
しかしながら、図１に示す場合と異なり、図４および図５に示すように、ブレーズド回折格子セルＣ（＃５）とブレーズド回折格子セルＣ（＃６）とは、それぞれ主斜面ｆに対する法線ベクトルを対称としている。すなわち、ブレーズド回折格子セルＣ（＃５）の主斜面ｆ_５に対する法線ベクトルと、ブレーズド回折格子セルＣ（＃６）の主斜面ｆ_６に対する法線ベクトルとは、対称になっている。
【００６９】
これによって、表示体表面の法線ベクトルｊに対するブレーズド回折格子セルＣ（＃５）の主斜面ｆ_５の法線ベクトルｋ_５の方向と、表示体面の法線ベクトルｊに対するブレーズド回折格子セルＣ（＃６）の主斜面ｆ_６の法線ベクトルｋ_６の方向とは、表示体面の法線ベクトルｊを中心として互いに対称となる。
【００７０】
本実施の形態に係る表示体は、上述したような構成をしているので、法線ベクトルｋ同士が表示体面の法線ベクトルｊを中心として対称をなしているブレーズド回折格子セルによって、それぞれ別のカラー画像を表示することができるので、第１の実施の形態で奏される作用効果に加えて、一つのカラー画像が観察できる観察条件において、表示体１０の表面を１８０°回転させると、別のカラー画像を観察することが可能となる。
【００７１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図６を用いて説明する。
【００７２】
本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体の変形例であるので、ここでは異なる部分のみについて説明する。
【００７３】
すなわち、本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体に配置されていた複数種類のブレーズド回折格子セルの、各副斜面ｇの表示体面に沿った長さｍをほぼ同一としている。
【００７４】
図６を用いて具体的に説明する。
【００７５】
図６（ａ）にその断面図を示すようなブレーズド回折格子セルと、図６（ｂ）にその断面図を示すようなブレーズド回折格子セルとはそれぞれ、図１に示す第１の実施の形態に係る表示体１０に含まれるブレーズド回折格子セルであって、空間周波数νが互いに異なり、格子の稜線方向を互いに同一とし、更に、表示体表面に対する傾斜角φが互いに同一（φ_ａ＝φ_ｂ）であるブレーズド回折格子からなる。
【００７６】
しかしながら、図６（ａ）にその断面図を示すブレーズド回折格子セルは、図６（ｂ）にその断面図を示すブレーズド回折格子セルよりも主斜面ｆの長さが長く（ｆ_ａ＝ｆ_ｂ）、格子高さｈも高い（ｈ_ａ＝ｈ_ｂ）。しかしながら、図６（ａ）にその断面図を示すブレーズド回折格子セルの各副斜面ｇ_ａの表示体表面に沿った長さｍ_ａと、図６（ｂ）にその断面図を示すブレーズド回折格子セルの各副斜面ｇ_ｂの表示体表面に沿った長さｍ_ｂとはそれぞれ等しい。
【００７７】
本実施の形態に係る表示体は、このように各ブレーズド回折格子セルの副斜面ｇの表示体面に沿った長さｍを等しくしているので、第１の実施の形態で奏される作用効果に加えて、エッチングなどの化学的な凹凸の形成方法や、電子線描画などの微細加工方法により容易に、かつ高精度に作製することが可能となる。
【００７８】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体の変形例であるので、ここでは異なる部分のみについて説明する。
【００７９】
すなわち、本実施の形態に係る表示体は、第１の実施の形態に係る表示体に配置されていたブレーズド回折格子セルを複数グループに分類し、各グループにおけるブレーズド回折格子セルの稜線方向を異なるようにしたものである。つまり、異なる稜線方向をとる複数グループのブレーズド回折格子セルを含んでいる。
【００８０】
本実施の形態に係る表示体は、上述したような構成をしているので、予め設定する観察条件を複数とし、それに対応してブレーズド回折格子セルの稜線方向を複数種類とすることにより、各条件に合致した観察を行った時に各条件に合致した画像をそれぞれ観察することが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブレーズド回折格子を用いることによって、高い回折効率を有するとともに、色のバランスの取れた高品位なカラー画像表示を可能とする表示体を実現することができる。更に、このような表示体を容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態に係る表示体の概念を説明するための図
【図２】 表示体断面が正弦波形状の回折格子セルの概念を説明するための図
【図３】 表示体断面が矩形波形状の回折格子セルの概念を説明するための図
【図４】 第２の実施の形態に係る表示体を説明するためのブレーズド回折格子の断面図
【図５】 第２の実施の形態に係る表示体を説明するためのブレーズド回折格子の断面図
【図６】 第３の実施の形態に係る表示体を説明するためのブレーズド回折格子の断面図
【符号の説明】
１０…表示体、Ｃ…回折格子セル

Claims (9)

1. 複数の回折格子セルのおのおのを画素として画像を表示する表面レリーフ型からなる表示体において、
   前記回折格子セルのうち少なくとも２つは、主斜面と副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となるブレーズド回折格子であって、空間周波数が互いに異なり、格子の稜線方向が互いにほぼ同一であり、前記主斜面の傾斜角が互いにほぼ同一である表示体。
2. 複数の回折格子セルのおのおのを画素として画像を表示する表面レリーフ型からなる表示体において、
   前記各回折格子セルのうち少なくとも１つは、第１の主斜面と第１の副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となる第１のブレーズド回折格子からなる回折格子セルであり、
   残りの回折格子セルのうちの少なくとも１つは、第２の主斜面と第２の副斜面とを交互に配置することによって鋸刃状の断面形状となる第２のブレーズド回折格子からなる回折格子セルであり、
   前記第１および第２のブレーズド回折格子は、空間周波数を互いに異とし、前記格子の稜線方向を互いにほぼ同一とし、前記主斜面の傾斜角を互いにほぼ同一とする表示体。
3. 表示する画像の各画素の色に対応して前記各回折格子セルの空間周波数を決定し、格子の稜線方向をほぼ同一とする回折格子セルを画素としてカラー画像を表示するようにした請求項１または請求項２に記載の表示体。
4. 前記各回折格子セルのうち、格子の稜線方向が互いに異なる回折格子セルを有している請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。
5. 格子の稜線方向を互いにほぼ同一とし、表示体面に対する法線ベクトルを中心として、各主斜面に対する法線ベクトルが互いにほぼ対称になるようなブレーズド回折格子セルを含む請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の表示体。
6. 前記複数の回折格子セルのうちの何れかは、格子の稜線方向を前記複数のブレーズド回折格子のうちの何れかとほぼ同一とし、正弦波形状または矩形波状の断面形状を有する請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の表示体。
7. 表示する画像の各画素の輝度値に基づいて前記各回折格子セルの面積を設定することにより、前記画像を、前記各回折格子セルによって階調表現して表示するようにした請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の表示体。
8. 前記空間周波数の互いに異なる各ブレーズド回折格子の鋸刃状の断面形状を互いに相似形状にした請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の表示体。
9. 前記空間周波数の互いに異なる各ブレーズド回折格子における前記各副斜面の稜線方向に直交する長さをほぼ同一とした請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の表示体。

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