WO2012176429A1 - 構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置 - Google Patents

Abstract

　任意の角度から構造体を見たときにいずれかの領域の構造色発色を視認可能にして、その構造色発色による加飾の効果を向上させる。パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部（１４）を有する構造体（１０）であって、当該構造体（１０）における一の領域（１１）に、複数の加工部（１４）が格子交点状に並んだ微細周期構造が形成されており、構造体（１０）に、領域（１１）が多数配してあり、領域（１１）が配された面を複数の範囲に区分けしたときの各範囲を領域形成範囲（１６）とし、一の領域形成範囲（１６）に領域（１１）が一又は複数配置されており、多数の領域（１１）のそれぞれに形成された複数の加工部（１４）の配列方向が、領域形成範囲（１６）ごとに異なる。

Description

構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置

　本発明は、回折、干渉などの光学現象を用いた光制御機能を有する構造体、この構造体の形成方法、及び、この形成方法を実行する構造体形成装置に関し、特に、微細かつ多数の凹部が周期的に配列された構造により構造色を発現する構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置に関する。

　発色には、顔料物質を用いる化学的発色と、微細構造の形成により光の回折・干渉などの現象を生じて発色する構造色発色がある。
　また、後者の構造色発色の原因としては、薄膜干渉、多層膜干渉、光の散乱現象、回折格子、フォトニック結晶などが挙げられる。
　ただし、こうした構造色を人工的に発現するのは困難であり、工業的に実用化された例はまだ少ない。

　そうした中、本願の発明者は、鋭意研究の結果、光照射により微細周期構造を形成し、構造色を発現する構造体の形成方法を見出し、特許出願を行った（例えば、特許文献１参照。）。
　その構造体の形成方法は、具体的には、積層構造の構造体にレーザ光を照射して、その構造体の表面又は界面に、凹凸形状の微細周期構造を形成するものである。
　その微細周期構造は、微細かつ多数の凹部又は凸部が縦横に周期的に配列された構造となっている。この微細周期構造が、構造色を発現する。

特開２０１０－０３０２７９号公報

　しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術においては、次のような状況が生じていた。
　例えば、同文献に記載の技術は、構造体の表面又は界面に凹凸形状の微細周期構造を形成するものであるが、その微細周期構造は、図２０に示すように、微細かつ多数の凹部１１０が縦横方向に周期的に配列された構造となっていた。また、構造体１００には、微細周期構造が形成された領域１２０が複数配されているが、図２０、図２１Ａに示すように、複数の領域１２０のいずれにおいても、凹部１１０の配列方向がすべて同じ縦横方向となっていた。なお、図２１Ａにおいては、各領域１２０の中に示した格子状の線が、複数の凹部１１０の配列方向を示す。
　このため、例えば、それら凹部１１０が周期的に配列された縦方向又は横方向（図２１Ｂに示すＳ方向）から、その構造体１００の表面を見たときには、構造色の発現を視認できる。ところが、それ以外の方向、例えば、図２１Ｃに示すＴ方向から、その構造体１００の表面を見たときには、構造色の発色を視認できなかった。

　これは、微細周期構造が構造色を発現するための条件として、複数の凹部１１０が可視光波長（約４００ｎｍ～７００ｎｍ）に近い間隔で周期的に配列している必要があり、その配列方向に構造色が発現するからである。このため、例えば、図２１Ｂに示すＳ方向からその構造体１００の表面を見ると、複数の凹部１１０が可視光波長に近い間隔で配列しているため、構造色の発色が視認できる。これに対し、図２１Ｃに示すＴ方向からその構造体１００の表面を見ると、複数の凹部１１０が可視光波長に近い間隔で配列していないため、構造色の発色が視認できない。
　つまり、従来の構造体１００は、構造色の発色を視認できる角度が限られており、他の角度からでは視認できなかった。そうすると、せっかく構造体１００に微細周期構造を形成して加飾を施しても、その加飾の効果が低減するという状況が生じていた。

　本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、構造体をどの角度から見てもいずれかの領域の構造色発色を視認できるようにして、その構造色発色による加飾の効果を向上可能とする構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置の提供を目的とする。

　この目的を達成するため、本発明の構造体は、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部を有する構造体であって、当該構造体における一の領域に、複数の加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造が形成されており、構造体に、領域が多数配してあり、領域が配された面を複数の範囲に区分けしたときの各範囲を領域形成範囲とし、一の領域形成範囲に領域が一又は複数配置されており、多数の領域のそれぞれに形成された複数の加工部の配列方向が、領域形成範囲ごとに異なる構成としてある。

　また、本発明の構造体形成方法は、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部が格子交点状に並んでいる微細周期構造を構造体に形成する構造体形成方法であって、レーザ発振器が、レーザ光を出力し、ビームスプリッタが、レーザ光を複数の光束に分岐し、レンズが、複数の光束を干渉させて構造体に照射して微細周期構造を形成し、構造体における複数の領域に微細周期構造を形成する際に、領域ごと又は隣接する複数の領域ごとに、ビームスプリッタの角度を変え、複数の光束が干渉する向きを変化させて、微細周期構造を形成する方法としてある。

　また、本発明の構造体形成方法は、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部が格子交点状に並んでいる微細周期構造を構造体に形成する構造体形成方法であって、レーザ発振器が、レーザ光を出力し、レーザスキャナが、レーザ光を反射して、分岐角度の異なる複数の回折光学素子を有したビームスプリッタに向けてレーザ光を伝搬させ、ビームスプリッタの有する複数の回折光学素子のうちレーザ光を受光した回折光学素子が、レーザ光を複数の光束に分岐し、レンズが、複数の光束を干渉させて構造体に照射して微細周期構造を形成し、構造体における多数の領域に微細周期構造を形成する際に、多数の領域のうち隣接する複数の領域に微細周期構造を形成するときと、他の複数の領域に微細周期構造を形成するときで、レーザ光を受光する回折光学素子が切り換わるように、レーザスキャナがレーザ光の反射角度を変化させる方法としてある。

　また、本発明の構造体形成装置は、光分解の生起により形成される加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造を構造体に形成するために、構造体にパルスレーザ光を照射する構造体形成装置であって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ光を複数の光束に分岐するとともに、レーザ光の進行方向を中心として回転又は回動するビームスプリッタと、複数の光束を干渉させて構造体に照射して微細周期構造を形成するレンズと、構造体における複数の領域に微細周期構造を形成する際に、いずれかの領域に微細周期構造が形成されるたびにビームスプリッタの角度を変化させる角度調整手段とを備えた構成としてある。

　また、本発明の構造体形成装置は、光分解の生起により形成される加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造を構造体に形成するために、構造体にパルスレーザ光を照射する構造体形成装置であって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ光を反射するレーザスキャナと、このレーザスキャナで反射したレーザ光を受光して複数の光束に分岐するビームスプリッタと、複数の光束を干渉させて構造体に照射して微細周期構造を形成するレンズとを備え、ビームスプリッタは、分岐角度の異なる複数の回折光学素子を有し、レーザスキャナは、構造体における多数の領域のうち隣接する複数の領域に微細周期構造が形成されるときと、他の複数の領域に微細周期構造が形成されるときで、レーザ光を受光する回折光学素子が切り換わるように、レーザ光の反射角度を変化させる構成としてある。

　本発明の構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置によれば、微細周期構造を構成する複数の加工部の配列方向（格子交点状に並んだ加工部の格子の向き）が一又は複数の領域が配置された領域形成範囲ごとに異なっているため、構造体をどの方向から見ても、いずれかの領域における構造色発色を視認できる。
　また、構造体を見る方向を変化させると、構造色発色を視認できる領域が移り変わっていくので、きらめくような加飾表現を得ることができ、加飾の効果を向上できる。

本発明の第一実施形態における構造体及び加工部（微細周期構造）の構成を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 本発明の第一実施形態における構造体の構成を示す正面図である。 図２Ａに示す構造体をＳ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。 図２Ａに示す構造体をＴ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。 本発明の第二実施形態における構造体及び加工部（微細周期構造）の構成を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 本発明の第二実施形態における構造体の構成を示す正面図である。 図４Ａに示す構造体をＳ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。 図４Ａに示す構造体をＴ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。 大きさの大きい領域に微細周期構造が形成された構造体を示す図であって、（ｉ）は、その構造体における領域の配列とその領域に形成された加工部の配列方向を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 大きさの小さい領域に微細周期構造が形成された構造体を示す図であって、（ｉ）は、その構造体における領域の配列とその領域に形成された加工部の配列方向を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 隣接する複数の領域を一の領域群とし、この一の領域群を構成する複数の領域が配置された範囲（領域形成範囲）の形状が正方形であり、領域群ごとに加工部の配列方向が異なるように微細周期構造が形成された構造体を示す図であって、（ｉ）は、その構造体における領域の配列及び領域形成範囲の形状を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 領域形成範囲の形状が円形状の構造体を示す図であって、（ｉ）は、その構造体における領域の配列及び領域形成範囲の形状を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 領域形成範囲の形状が星形の構造体を示す図であって、（ｉ）は、その構造体における領域の配列及び領域形成範囲の形状を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 凹部の構成を示す構造体の厚さ方向断面図である。 空洞部の構成を示す構造体の厚さ方向断面図である。 空洞部の他の構成を示す構造体の厚さ方向断面図である。 空洞部のさらに他の構成を示す構造体の厚さ方向断面図である。 本発明の実施形態における構造体形成装置の構成を示す概略斜視図である。 ビームスプリッタの格子パターンを示す模式図と、このビームスプリッタの格子パターンにもとづいて分岐光束がレンズを通過する位置を示す模式図と、そのビームスプリッタの格子パターンにもとづいて形成される加工部の格子パターンを示すＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの回転機構の構成を示す上面図である。 本発明の実施形態における構造体形成装置の他の構成を示す概略斜視図である。 ビームスプリッタの構成を示す正面図である。 ビームスプリッタの傾斜角度を垂直方向としたときの構造体形成装置の構成と光束の軌跡と加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの傾斜角度を斜め４５°としたときの構造体形成装置の構成と光束の軌跡と加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの傾斜角度を９０°としたときの構造体形成装置の構成と光束の軌跡と加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 複数の光束の干渉領域を示す図である。 ビームスプリッタの第一回折光学素子にレーザ光を照射したときの構造体形成装置における光束の軌跡と構造体に形成される加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの第二回折光学素子にレーザ光を照射したときの構造体形成装置における光束の軌跡と構造体に形成される加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの第三回折光学素子にレーザ光を照射したときの構造体形成装置における光束の軌跡と構造体に形成される加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 ビームスプリッタの第四回折光学素子にレーザ光を照射したときの構造体形成装置における光束の軌跡と構造体に形成される加工部の配列方向を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 本発明の第一実施例における構造体をｓ方向から見たときの斜視画像（ｉ）と、本発明の第一実施例における構造体をｔ方向から見たときの斜視画像（ii）と、構造体を見た方向を示す模式図（iii）である。 第一比較例における構造体をｓ方向から見たときの斜視画像（ｉ）と、第一比較例における構造体をｔ方向から見たときの斜視画像（ii）である。 本発明の第二実施例における構造体を示す図であって、（ｉ）は、領域の配列を示す模式図、（ii）は、その構造体の外観を示す斜視画像である。 従来の構造体及び加工部（微細周期構造）の構成を示す外観斜視図及びＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。 従来の構造体の構成を示す正面図である。 図２１Ａに示す構造体をＳ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。 図２１Ａに示す構造体をＴ方向から見たときの各領域における構造色発色の様子を示す正面図である。

　以下、本発明に係る構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
　なお、本実施形態においては、次の項目について説明する。
　（１）構造体
　（２）構造体形成装置
　（３）構造体形成方法
　（４）実施例

（１）構造体
　（１－１）構造体の第一実施形態
　構造体の第一実施形態について、図１を参照して説明する。
　同図は、本実施形態の構造体の構造を示す外観斜視図、及び、構造体に形成された微細周期構造のＳＥＭ観察像（要部拡大図）である。

　同図に示すように、構造体１０ａは、微細周期構造を有する領域（周期構造形成領域）１１を、基材１２の表面に設けられた被膜１３に複数配したものである。
　微細周期構造とは、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部１４が格子交点状に並んでいる構造をいう。
　複数の加工部１４のそれぞれの間隔は、可視光波長（約４００ｎｍ～７００ｎｍ）に近いものであり、このような加工部１４が周期的に多数配列されていることにより、光の回折が生じ、一の加工部１４と隣りの加工部１４との間の部分（凸部）との間で光路差による光の干渉が生じ、これにより、構造色が発現する。
　なお、加工部１４には凹部１４－１と空洞部１４－２があるが、これらの詳細については、後述する。

　また、微細周期構造は、レーザ光照射装置（構造体形成装置２０、後述）を用いて、被膜１３の表面１７又は内部における一定の範囲内に形成される。その被膜１３をレーザ光の照射方向から見たときに、１パルスのレーザ光を照射して微細周期構造が形成された範囲を領域１１という。
　この領域１１は、正確には、複数の光束を一点で交差させて干渉させた空間域（干渉領域）における高強度域の分布により、被膜１３に形成された微細周期構造の形成範囲をいう（図１６参照）。つまり、複数の光束が交差して干渉した空間域が複数あるときは、それら空間域ごとに、それぞれ一定の範囲で微細周期構造が形成される。そして、複数の空間域のそれぞれにおいて形成された微細周期構造の形成範囲の一つ一つが、領域１１となる。

　領域１１は、構造体１０ａに複数配されている。例えば、図１に示す構造体１０ａには、領域１１が１６箇所に配されている。
　各領域１１には、加工部１４が格子交点状に並んで形成されているが、その格子の向き（複数の加工部１４の配列方向）は、領域１１ごとに異なっている。
　例えば、同図に示すように、一の領域１１－１に形成された加工部１４は、複数かつ平行な水平の横線（格子線）とこの横線に対してほぼ直交した複数かつ平行な縦線（格子線）で構成される格子の各交点に対応した位置に形成されている。そして、複数の加工部１４は、それら複数の横線と複数の縦線に沿って、領域１１の全体に、格子交点状に形成されている。
　また、他の領域１１－２に形成された加工部１４は、複数かつ平行な右下がりの斜線（格子線）とこの右下がりの斜線に直交した複数かつ平行な左下がりの斜線（格子線）で構成される格子の各交点に対応した位置に形成されている。そして、複数の加工部１４は、それら複数の右下がりの斜線と複数の左下がりの斜線に沿って、領域１１の全体に、格子交点状に形成されている。

　このように、格子交点状に並んで形成された加工部１４の配列方向（格子の向き）が領域１１ごとに異なっていることから、構造体１０ａをどの方向から見ても、いずれかの領域１１における構造色発色を視認できる。
　例えば、図２Ａに示す構造体１０ａには、８１個の領域１１（１１－１１～１１－９９）が配されており、これら領域１１のそれぞれに、複数の加工部１４が格子交点状に並んだ微細周期構造が形成されている。そして、それら複数の加工部１４の配列方向は、領域１１ごとに異なっている。なお、同図において、各領域１１の中に示された格子状の線が、格子の向き、すなわち、複数の加工部１４の配列方向を示す。

　また、加工部１４の配列方向は、後述するように任意の方向（任意の傾き）とすることができるが、説明容易のために、図２Ａにおいては、加工部１４の配列方向を、縦横方向（傾き０°）と、傾き４５°の斜め方向の二種類とする。具体的には、領域１１－１１、１１－１３、１１－１５、１１－１７、１１－１９、１１－２２、１１－２４、・・・、１１－９９における加工部１４の配列方向を縦横方向とする。また、領域１１－１２、１１－１４、１１－１６、１１－１８、１１－２１、１１－２３、・・・、１１－９８における加工部１４の配列方向を傾き４５°の斜め方向とする。なお、ここに挙げた符号のうちの一部の符号については、図２Ａが不明瞭になることを避けるために同図に図示していない。

　ここで、図２Ａに示す構造体１０ａを図２Ｂに示すＳ方向（領域１１－１１等における加工部１４の配列方向である縦横方向（傾き０°）の延長線上）から見たときは、領域１１－１１、１１－１３、１１－１５、１１－１７、１１－１９、１１－２２、１１－２４、・・・、１１－９９における構造色発色を視認できる。
　また、図２Ａに示す構造体１０ａを図２Ｃに示すＴ方向（領域１１－１２等における加工部１４の配列方向である傾き４５°の斜め方向の延長線上）から見たときは、領域１１－１２、１１－１４、１１－１６、１１－１８、１１－２１、１１－２３、・・・、１１－９８における構造色発色を視認できる。
　このように、図２Ａに示す構造体１０ａは、Ｓ方向から見た場合とＴ方向から見た場合のいずれにおいても、いずれかの領域１１の構造色発色を視認できる。

　また、図２Ａ～図２Ｃにおいては、説明容易のために、加工部１４の配列方向を二種類の方向（傾き０°の縦横方向と、傾き４５°の斜め方向）としたが、これら二種類の方向に限るものではなく、三種類以上の方向とすることができる。例えば、その加工部１４の配列方向を、傾き０°の縦横方向と、傾き３０°の斜め方向と、傾き６０°の斜め方向の三種類の方向などとすることができる。このように、加工部１４の配列方向の傾き（角度）を増やしていくことで、構造色発色を視認できる角度を増やすことができる。

　さらに、構造体１０ａを見る方向を変えることで、構造色が発色して見える領域１１も変わっていく。例えば、図２Ｂに示すようにＳ方向から見たときに構造色発色を視認できる領域１１と、図２Ｃに示すようにＴ方向から見たときに構造色発色を視認できる領域１１とは、違うものである。これを利用して、例えば、一の領域１１における加工部１４の配列方向を傾き０°の縦横方向とし、隣りの領域１１における加工部１４の配列方向を傾き１５°の斜め方向とし、さらに隣りの領域１１における加工部１４の配列方向を傾き３０°の斜め方向とするというように、加工部１４の配列方向の傾きを領域１１ごとに少しずつ変化させるようにすることで、構造体１０ａを見る方向を少しずつ変えていった場合に、構造色発色を視認できる領域１１が次第に移り変わっていくので、流れるような加飾表現を得ることができる。しかも、加工部１４の配列方向の傾きを領域１１ごとに少しずつ変化させるようにした箇所を構造体１０ａ上に何箇所も形成することで、きらめくような加飾表現を得ることができる。

　また、図２Ａにおいては、加工部１４の配列方向の傾きが０°の領域１１と、加工部１４の配列方向の傾きが４５°の領域１１が、交互に配されているが、交互に配することに限るものではなく、ランダムに配することもできる。特に、加工部１４の配列方向を複数種類とし、これらをランダムに配した場合には、その構造体１０ａを見たときに、不特定の領域１１における構造色発色を視認できるようになる。しかも、その構造体１０ａを見る方向を少しずつ変えていった場合には、構造色発色を視認できる領域１１が次々に変化し、多数の領域１１のそれぞれが次々に競うようにして構造色を発色しているように見えるので、きらめくような加飾表現を得ることができる。

　なお、本実施形態においては、複数の加工部１４の配列方向が領域１１ごとに異なることについて説明したが、構造体１０ａにおいて、それら領域１１が配置された面を複数の範囲で区分けしたときの各範囲を領域形成範囲１６とし、これら領域形成範囲１６の一つ一つに領域１１が一つずつ配置されているものとすると、当該構造体１０ａにおける多数の領域１１のそれぞれに形成された複数の加工部１４の配列方向は、それら領域形成範囲１６ごとに異なっていることとなる（図１、図２Ａ参照）。
　また、図１に示したＳＥＭ観察像には格子線を付してあるが、これは、加工部１４が格子交点状に形成されることを説明するために付したものである。その加工部１４の形成にともなって格子線も形成されるということではない。このことは、図３、図１１、図１５Ａ～図１５Ｃ、図１７Ａ～図１７Ｄ、図２０においても同様である。

　（１－２）構造体の第二実施形態
　次に、構造体の第二実施形態について、図３を参照して説明する。

　「（１－１）構造体の第一実施形態」において説明した構造体１０ａは、図１に示したように、領域１１ごとに加工部１４の配列方向が異なることを特徴としていた。すなわち、一の領域１１に形成された加工部１４と隣りの領域１１に形成された加工部１４とを比べたときに、それら加工部１４の配列方向が異なっていた。
　これに対し、本実施形態の構造体１０ｂは、複数の領域１１ごとに加工部１４の配列方向が異なることを特徴とする。すなわち、本実施形態の構造体１０ｂは、隣接する複数の領域１１を一つの領域群１５とし、この一の領域群１５を構成する複数の領域１１のそれぞれに形成された加工部１４と隣りの領域群１５を構成する複数の領域１１のそれぞれに形成された加工部１４とを比べたときに、それら加工部１４の配列方向が領域群１５ごとに異なっていることを特徴とするものである。

　例えば、図３、図４Ａに示すように、一の領域群１５－１を構成する複数の領域１１－１１～１１－１９のそれぞれに形成された加工部１４は、複数かつ平行な水平の横線（格子線）とこの横線に対して直交した複数かつ平行な縦線（格子線）で構成される格子の各交点に対応した位置に形成されている。そして、複数の加工部１４は、それら複数の横線と複数の縦線に沿って、それぞれの領域１１－１１～１１－１９の全体に、格子交点状に形成されている。
　また、他の領域群１５－２を構成する複数の領域１１－２１～１１－２９のそれぞれに形成された加工部１４は、複数かつ平行な右下がりの斜線（格子線）とこの右下がりの斜線に直交した複数かつ平行な左下がりの斜線（格子線）で構成される格子の各交点に対応した位置に形成されている。そして、複数の加工部１４は、それら複数の右下がりの斜線と複数の左下がりの斜線に沿って、それぞれの領域１１－２１～１１－２９の全体に、格子交点状に形成されている。
　つまり、一つの領域群１５を構成する複数の領域１１においては、形成された加工部１４の配列方向がいずれも同じとなっている。そして、一の領域群１５を構成する複数の領域１１に形成された加工部１４と隣りの領域群１５を構成する複数の領域１１に形成された加工部１４とを比べると、それら加工部１４の配列方向（格子の向き）がそれぞれ異なっている。

　このように、加工部１４の配列方向（格子の向き）が領域群１５ごとに異なっていることから、構造体１０ｂをどの方向から見ても、いずれかの領域群１５における構造色発色を視認できる。
　例えば、図４Ａに示す構造体１０ｂには、８１箇所に領域１１（１１－１１～１１－１９、１１－２１～１１－２９、・・・、１１－９１～１１－９９）が配されており、これら領域１１のそれぞれに、複数の加工部１４が格子交点状に並んだ微細周期構造が形成されている。そして、それら複数の加工部１４の配列方向は、領域群１５ごとに異なっている。なお、同図において、各領域１１の中に示された格子状の線が、格子の向き、すなわち、加工部１４の配列方向を示す。

　また、加工部１４の配列方向は、後述するように任意の角度とすることができるが、説明容易のために、図４Ａにおいては、加工部１４の配列方向を、縦横方向（傾き０°）と、傾き４５°の斜め方向の二種類とする。具体的には、領域群１５－１、１５－３、１５－５、１５－７、１５－９を構成する領域１１－１１～１１－１９、１１－３１～１１－３９、１１－５１～１１－５９、１１－７１～１１－７９、１１－９１～１１－９９における加工部１４の配列方向を縦横方向とする。また、領域群１５－２、１５－４、１５－６、１５－８を構成する領域１１－２１～１１－２９、１１－４１～１１－４９、１１－６１～１１－６９、１１－８１～１１－８９における加工部１４の配列方向を斜め方向（傾き４５°）とする。なお、ここに挙げた符号のうちの一部の符号については、図４Ａが不明瞭になることを避けるために同図に図示していない。

　ここで、図４Ａに示す構造体１０ｂを図４Ｂに示すＳ方向（領域１１－１１等における加工部１４の配列方向である縦横方向（傾き０°）の延長線上）から見たときは、領域群１５－１、１５－３、１５－５、１５－７、１５－９を構成する各領域１１における構造色発色を視認できる。
　また、図４Ａに示す構造体１０ｂを図４Ｃに示すＴ方向（領域１１－２１等における加工部１４の配列方向である傾き４５°の斜め方向の延長線上）から見たときは、領域群１５－２、１５－４、１５－６、１５－８を構成する各領域１１における構造色発色を視認できる。
　このように、図４Ａに示す構造体１０ｂは、Ｓ方向から見た場合とＴ方向から見た場合のいずれにおいても、いずれかの領域群１５において、領域１１が発現する構造色を視認できる。

　また、図４Ａ～図４Ｃにおいては、説明容易のために、加工部１４の配列方向を二種類の方向（傾き０°の縦横方向と、傾き４５°の斜め方向）としたが、これら二種類の方向に限るものではなく、三種類以上の方向とすることができる。例えば、その加工部１４の配列方向を、傾き０°の縦横方向と、傾き３０°の斜め方向と、傾き６０°の斜め方向の三種類の方向などとすることができる。このように、加工部１４の配列方向の傾き（角度）を増やしていくことで、構造色発色を視認可能な角度を増やすことができる。

　さらに、構造体１０ｂを見る方向を変えることで、構造色が発色して見える領域群１５も変わっていく。例えば、図４Ｂに示すようにＳ方向から見たときに構造色発色を視認できる領域群１５と、図４Ｃに示すようにＴ方向から見たときに構造色発色を視認できる領域群１５とは、違うものである。これを利用して、例えば、一の領域群１５を構成する各領域１１における加工部１４の配列方向を傾き０°の縦横方向とし、隣りの領域群１５を構成する各領域１１における加工部１４の配列方向を傾き１５°の斜め方向とし、さらに隣りの領域群１５を構成する各領域１１における加工部１４の配列方向を傾き３０°の斜め方向とするというように、加工部１４の配列方向の傾きを領域群１５ごとに少しずつ変化させるようにすることで、構造体１０ｂを見る方向を少しずつ変えていった場合に、構造色発色を視認できる領域群１５が次第に移り変わっていくので、流れるような加飾表現を得ることができる。しかも、加工部１４の配列方向の傾きを領域群１５ごとに少しずつ変化させるようにした箇所を構造体１０ｂ上に何箇所も形成することで、きらめくような加飾表現を得ることができる。

　また、図４Ａにおいては、加工部１４の配列方向の傾きが０°の領域群１５と、加工部１４の配列方向の傾きが４５°の領域群１５が、交互に配されているが、交互に配することに限るものではなく、ランダムに配することもできる。特に、加工部１４の配列方向を複数種類とし、これらをランダムに配した場合には、その構造体１０ｂを見たときに、不特定の領域群１５における構造色発色を視認できるようになる。しかも、その構造体１０ｂを見る方向を少しずつ変えていった場合には、構造色発色を視認できる領域群１５が次々に変化し、多数の領域群１５のそれぞれが次々に競うようにして構造色を発色しているように見えるので、きらめくような加飾表現を得ることができる。

　なお、本実施形態においては、複数の加工部１４の配列方向が複数の領域１１ごとに異なることについて説明したが、構造体１０ｂにおいて、それら領域１１が配置された面を複数の範囲で区分けしたときの各範囲を領域形成範囲１６とし、これら領域形成範囲１６の一つ一つに領域１１が複数ずつ配置されているものとすると、当該構造体１０ｂにおける多数の領域１１に形成された複数の加工部１４の配列方向は、それら領域形成範囲１６ごとに異なっていることとなる（図３、図４Ａ参照）。

　（１－３）領域の大きさと加飾表現
　次に、領域の大きさと加飾表現との関係について、図５Ａ（ｉ）、（ii）、図５Ｂ（ｉ）、（ii）を参照して説明する。
　前述したように、領域１１とは、１パルスのレーザ光を照射したときに被膜１３に微細周期構造が形成される範囲をいうが、この領域１１の大きさ（すなわち、領域１１の直径）は、レーザ光のエネルギーによって異なってくる。例えば、レーザ光のエネルギーが小さい場合は、領域１１の大きさは小さくなる。一方、レーザ光のエネルギーが大きい場合は、領域１１の大きさは大きくなる。

　このように、レーザ光のエネルギーを変化させることにより領域１１の大きさを変えることができる。そして、この領域１１の大きさの違いによって、次のような長所又は短所が存在する。
　例えば、レーザ発振器２１（後述）から出力されるレーザ光の繰り返し周波数は、大きさの大きい領域１１を形成する場合よりも、大きさの小さい領域１１を形成する場合の方が高くできる。これは、大きさの小さい領域１１を形成する場合のレーザ光のエネルギーが、大きさの大きい領域１１を形成する場合のレーザ光のエネルギーよりも小さいからである。そして、レーザ光の繰り返し周波数を高くすることで、微細周期構造を多数の領域１５に高速で形成することができる。例えば、図５Ａ（ｉ）、（ii）、図５Ｂ（ｉ）、（ii）に示すように、被膜１３の表面全体にマトリックス状に多数の領域１１を配置するように微細周期構造を形成して第一実施形態の構造体１０ａを得る場合において、領域１１の大きさが大きいとき（図５Ａ（ｉ）、（ii））と、領域１１の大きさが小さいとき（図５Ｂ（ｉ）、（ii））とを比較すると、後者の方が加工速度を速くできる。
　また、加飾効果においても違いがある。例えば、図５Ａ（ｉ）、（ii）に示す構造体１０ａ（領域１１の大きさが大きい構造体１０ａ）は、領域１１一つ一つの発色が強調されて見えるので、きらめき感が大きく、加飾効果が高い。これに対し、図５Ｂ（ｉ）、（ii）に示す構造体１０ａ（領域１１の大きさが小さい構造体１０ａ）は、各領域１１の発色が弱く見えるので、きらめき感が小さく、加飾効果が低い。よって、加飾効果の観点から言えば、領域１１の大きさを大きくした方が良いと言える。

　以上をまとめると、大きさが小さい領域１１を形成する場合は、加工速度を速くできるものの、形成された構造体１０ａは、加飾効果が低いものとなっていた。これに対し、大きさが大きい領域１１を形成する場合は、加工速度が遅いものの、形成された構造体１０ａは、加飾効果が高いものとなっていた。
　つまり、第一実施形態の構造体１０ａにおいては、加工速度を速めるために領域１１の大きさを小さくすると加飾効果が低くなり、一方、加飾効果を高めるために領域１１の大きさを大きくすると加工速度が遅くなるという状況にあった。そして、いずれか一方の仕様に合わせたレーザ発振器２１を用いた場合には、それら加工速度と加飾効果とを両立させることができないという課題が生じていた。

　そこで、発明者は、鋭意研究の結果、図６（ｉ）、（ii）に示すように、一つ一つの領域１１の大きさを小さくするとともに、隣接する複数の領域１１を一の領域群１５とし、この一の領域群１５を構成する複数の領域１１では加工部１４の配列方向が同じ向きとなるようにし、かつ、加工部１４の配列方向が領域群１５ごとに異なるようにそれら加工部１４を形成した構造体１０ｂを創作するに至った。
　すなわち、同図（ｉ）、（ii）に示した構造体１０ｂは、複数の加工部１４の配列方向が領域群１５ごとに異なったものであるが、この構造体１０ｂにおいて、それら領域１１が配置された面を複数の範囲で区分けしたときの各範囲を領域形成範囲１６とし、これら領域形成範囲１６の一つ一つに領域１１が複数ずつ配置されているものとすると、当該構造体１０ｂにおける多数の領域１１に形成された複数の加工部１４の配列方向は、それら領域形成範囲１６ごとに異なっていることとなる。

　この構造体１０ｂによれば、一つ一つの領域１１の大きさが小さいので、微細周期構造の加工速度を速くすることができる。また、一つの領域群１５を構成する複数の領域１１では加工部１４の配列方向がいずれも同じであることから、それら複数の領域１１における構造色発色のすべてを一方向から一度に視認できる。このため、大きさが大きい領域１１の一つに形成された微細周期構造の構造色発色と同様の（あるいは、それ以上の）加飾効果を得ることができる。さらに、加工部１４の配列方向が領域群１５ごとに異なっていることから、その構造体１０ｂをどの方向から見てもいずれかの領域群１５における構造色発色を視認できる。このため、見る方向を変えていくことできらめくような構造色発色を視認でき、高い加飾効果を得ることができる。そして、領域１１の大きさが小さくなるような仕様のレーザ発振器２１を一台用意して、図６（ｉ）、（ii）に示すような構造体１０ｂを形成することにより、加工速度の高速化と加飾効果の向上とを両立させることが可能となる。

　なお、図６（ｉ）、（ii）に示した構造体１０ｂと図３に示した第二実施形態の構造体１０ｂとを比較した場合、前者は、領域１１の大きさが小さいという限定的事項があるのに対し、後者は、そのような限定的事項がない（領域１１の大きさは任意である）点で相違する。ただし、他の構成は、いずれも同じであるため、本実施形態においては、同一の符号を付して説明することとした。

　また、図６（ｉ）、（ii）に示した構造体１０ｂにおいては、一つの領域群１５を構成する複数の領域１１が正方形の範囲内に形成されているが、その範囲（領域形成範囲１６）の形状は、正方形に限るものではなく、任意の形状とすることができる。
　例えば、図７（ｉ）、（ii）に示すように、領域形成範囲１６の形状を円形状とすることができる。また、図８（ｉ）、（ii）に示すように、領域形成範囲１６の形状を星形（方形の各辺を曲線とした形状）とすることができる。これら以外にも、領域形成範囲１６の形状を、例えば、方形状、楕円形状、三角形状、多角形状など、種々の形状に形成することができる。このように、領域形成範囲１６を任意の形状とした場合でも、図７（ｉ）、（ii）、図８（ｉ）、（ii）に示すように、高い加飾効果を得ることができ、しかも、高速で当該構造体１０に微細周期構造を形成することができる。

　（１－４）加工部、被膜、基材
　次に、加工部１４について説明する。
　加工部１４は、前述したように、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された微細構造である。この加工部１４には、凹部１４－１と空洞部１４－２がある。
　凹部１４－１は、図９Ａに示すように、被膜１３の表面１７から凹状に窪んだ部分である。この凹部１４－１は、その被膜１３の表面１７に開口が形成された有底筒型をなしている。
　空洞部１４－２は、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、被膜１３の内部に形成されたほぼ球状の中空部分である。この空洞部１４－２には、被膜１３の表面１７に接したものと（図９Ｂ）、接していないものとがある（図９Ｃ）。前者の空洞部１４－２は、その被膜１３の表面１７に沿って膜状部が形成されており、空洞部１４－２自体が閉じた状態（開口がない状態）となっている。また、後者の空洞部１４－２は、被膜１３の内部で、かつ、その被膜１３の表面１７から離間した位置に形成されており、図９Ｂに示す空洞部１４－２と同様に閉じた状態となっている。

　これら凹部１４－１及び空洞部１４－２は、パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成される。すなわち、それら加工部１４は、被膜１３のうちパルスレーザ光が照射された部分が、そのレーザ光を吸収して発熱し、熱分解して揮散することにより形成される。
　ここで、パルスレーザ光の照射により凹部１４－１又は空洞部１４－２のいずれが形成されるかは、被膜１３又は添加物の物性による。
　例えば、レーザ光に対して吸収性を示す材料を被膜１３に用いた場合は、被膜１３の表面１７から内部に向かってレーザアブレーションが進行し、この結果、被膜１３の表面１７に開口を有する多数の凹部１４－１が形成される。

　また、被膜１３に有機系あるいは無機系の紫外線吸収剤粒子を添加すると、その有機系あるいは無機系の紫外線吸収剤粒子が起点となって、被膜１３の内部でレーザアブレーションが進行する。そして、そのレーザアブレーションの進行が過大に生じたときは、その進行が被膜１３の表面１７に達し、開口を有する凹部１４－１が形成される。一方、その進行が被膜１３の表面１７に達しなかったときは、被膜１３の内部に、閉じた状態の空洞部１４－２が形成される。

　なお、被膜１３は、従来公知の任意好適な材料により形成することができる。ただし、光の照射により微細周期構造が形成されることを要する。
　この被膜１３を形成する好適な材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン樹脂（「ナイロン」は、登録商標）、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂などの高分子化合物などが挙げられる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）などのポリエステル化合物等を、被膜１３の材料として用いることもできる。さらに、複数種類を混練した高分子化合物や共重合させた高分子化合物、適切な添加剤を加えた高分子化合物を、被膜１３の材料として用いることもできる。

　また、有機系あるいは無機系の紫外線吸収剤粒子が添加される被膜１３には、成膜可能な材料、例えば、塗料の樹脂成分（被膜１３の膜形成材（マトリックス））として使用されている熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を用いることができる。
　具体的には、例えば、熱可塑性樹脂の例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１－ブテン、ポリ４－メチル－１－ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１－ブテン、４－メチル－１－ペンテン等のα－オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル系共重合体；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α－メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂；ナイロン６（「ナイロン」は、登録商標。以下同じ。）、ナイロン６－６、ナイロン６－１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリフエニレンオキサイド樹脂；ポリ乳酸など生分解性樹脂などを挙げることができる。

　また、熱硬化性樹脂の例としては、例えば、フェノール樹脂、ケトンホルムアルデヒド樹脂、ノボラック樹脂、キシレン樹脂、芳香族系アクリル樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール変性アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂等を挙げることができ、これらの熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物、例えば、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル－マレイン酸共重合体、塩化ビニル－マレイン酸－酢酸ビニル共重合体、アクリル重合体、飽和ポリエステル樹脂などと上記熱硬化性樹脂との樹脂組成物を用いることもできる。

　添加される紫外線吸収剤は、例えば、有機系の紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸エステル系、シアノアクリレート系、ヒドロキシベンゾエート系、ベンゾオキサジノン系、トリアジン系等に属する化合物や、アゾ系染料、アントラキノン系染料、インジゴ系染料、フタロシアニン系染料、ピラゾロン染料、スチルペン系染料、チアゾール系染料、キノリン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、アクリジン染料、アジン染料、チアジン染料、オキサジン染料、ポリメチン染料、インドフェノール染料、ナフタルイミド染料、ペリレン染料等が知られており、これらのうち、所定のレーザ光の波長領域に極大吸収を有するものが使用される。
　また、無機系の紫外線吸収剤としては、例えば、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン等の金属酸化物やこれら金属酸化物を含む複合金属酸化物などのコロイド粒子を挙げることができ、これらのうち、所定のレーザ光の波長領域に極大吸収を有するものが使用される。

　なお、図９Ａ～図９Ｃにおいては、凹部１４－１又は空洞部１４－２が被膜１３の表面１７又はその近傍に形成されているが、それら凹部１４－１等が形成される箇所は、被膜１３の表面１７又はその近傍に限るものではなく、図９Ｄに示すように、被膜１３の表面１７に保護層１８を設け、これら被膜１３と保護層１８との界面１９又はその近傍に凹部１４－１又は空洞部１４－２が形成された構造とすることもできる。例えば、被膜１３の表面１７に、レーザ光に対して透過性を有する材料からなる保護層１８を塗布又は積層し、その保護層１８の上方からレーザ光を照射することで、被膜１３と保護層１８との界面１９の被膜１３側又は被膜１３の内部に凹部１４－１又は空洞部１４－２を形成し、図９Ｄに示すような構造体１０を得ることができる。また、被膜１３に凹部１４－１又は空洞部１４－２を形成しておき、その上面に塗料を塗布して（又は、透明の層を積層して）、図９Ｄに示すような構造体１０を得ることもできる。

　基材１２は、例えば、金属、プラスチック、紙、ガラス製など、任意の材料で形成したものを用いることができる。特に、基材１２は、金属キャップや金属缶、プラスチックキャップやプラスチックボトルなど包装容器基材が好ましい。また、金属基材は、例えば、ティンフィリースチール、錫メッキ鋼鈑、ブリキ等の各種表面処理鋼鈑、アルミニウム等の軽金属板等、従来金属缶や金属製キャップに用いられている金属板や金属箔であってもよい。さらに、その表面がポリエステル等の樹脂被膜が形成されている樹脂被膜金属板を用いることもできる。プラスチック基材は、先述の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、従来プラスチックキャップやプラスチックボトルに用いられている高分子樹脂であってもよい。金属製やプラスチック基材の形態が、キャップや缶、ボトルの場合には、その天板部の外面側あるいは胴部の外面側に被膜１３を形成して、構造体１０を得ることができる。

　また、図１に示す構造体１０は、被膜１３に領域１１のみが形成された構成となっているが、この構成に限るものではなく、例えば、被膜１３に領域１１が形成されていて、領域１１以外の被膜１３の表面、あるいは、積層構造を有する構造体１０の界面又は表面の一部又は全面がインキなどで隠蔽されている構成であってもよい。
　具体的には、例えば、金属缶側面に形成された構造体１０であって、この構造体１０によって商品名などの図柄が描画されていて、その構造体１０による図柄以外の部分には印刷が施されていて金属面が隠蔽されているものなどが挙げられる。

（２）構造体形成装置
　次に、構造体形成装置の構成について、図１０を参照して説明する。
　同図は、構造体形成装置の構成を示す模式的斜視図である。
　構造体形成装置は、周期的強度分布を有するレーザ光を発生するためのレーザ光照射装置である。
　同図に示すように、構造体形成装置２０は、レーザ発振器２１と、ビームスプリッタ（透過型回折光学素子）２２ａと、第一レンズ２３と、第二レンズ２４とを備えている。

　レーザ発振器（レーザ光源）２１は、パルスレーザ光を出力する装置であって、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザなどのナノ秒レーザもしくはピコ秒レーザを用いることができる。これらパルスレーザは、数Ｈｚ～数十ＭＨｚの繰り返し周波数を有するが、この繰り返し周期の間蓄えられたエネルギーを数ｐｓ～数十ｎｓという極めて短い時間幅で放出する。そのため、少ない入力エネルギーから高いピークパワーを効率的に得ることができる。

　このレーザ発振器２１は、照射パルス数を調整する機能を有している。また、レーザ発振器２１は、レーザの出力を調整することで、エネルギー密度（フルエンス：１パルスの照射面積あたりのエネルギー）をコントロールすることもできる。
　なお、エネルギー密度のコントロールは、レーザ発振器２１におけるレーザ出力の調整の他、例えば、レーザ出力が同じで照射ビーム径を変化させることによっても実現できる。

　ビームスプリッタ２２ａは、表面に微細な凹部又は凸部が周期的に刻まれているために回折を起こす、透過型の光学素子であって、レーザ光を複数の光束に分岐する。なお、分岐後の光束の数や分岐後の光束が進行する向きは、微細な凹部又は凸部の形状や周期等により決定される。ただし、ビームスプリッタ２２ａは、レーザ光を三方向以上に分岐することができる。
　このビームスプリッタ２２ａは、入射したレーザ光の進行方向を中心として回転又は回動可能となっている。このビームスプリッタ２２ａの回転又は回動は、手動で行うようにすることもでき、あるいは、自動で行わせるようにすることもできる。自動の場合は、ビームスプリッタ２２ａにモータ３１（後述）などを取り付けて回転又は回動させる。そして、ビームスプリッタ２２ａを回転又は回動させながら、あるいは、ビームスプリッタ２２ａが所定の角度に達して回転又は回動を停止したときに、レーザ発振器２１からレーザ光を１パルス分出力させて、構造体１０（１０ａ、１０ｂ）に微細周期構造を形成する。

　なお、ビームスプリッタ２２ａを自動で回転又は回動させるための機構については、後述する。
　また、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部又は凸部の格子パターンと、被膜１３に形成される加工部１４の格子パターンには、一定の関係がある。この関係については、後述する。

　第一レンズ２３は、ビームスプリッタ２２ａで分岐された複数の光束を平行にするコリメータ素子である。この第一レンズ２３は、例えば、焦点距離が２００ｍｍの合成石英平凸レンズを用いることができる。また、第一レンズ２３は、例えば、ビームスプリッタ２２ａから２００ｍｍの位置に置くことができる。

　第二レンズ２４は、第一レンズ２３により平行にされた複数の光束を集光し、光束を交差させ干渉させる集光素子である。この干渉した領域は、高強度域の分布となり、この領域で構造体１０に照射する。このとき、干渉領域における高強度域の間隔（周期）ｄは、光束の交差角度θによって異なる。高強度域の周期ｄは、レーザ波長λ、光束の交差角度θを用いて次式から求められる。
　ｄ＝λ／{２sin（θ／２）}
　この第二レンズ２４は、例えば、焦点距離が１００ｍｍの合成石英平凸レンズを用いることができる。

　なお、第一レンズ２３や第二レンズ２４は、凸レンズの他、フレネルレンズやＧＲＩＮ（Graded-Index）レンズなどの光学素子を用いることができる。
　また、第一レンズ２３と第二レンズ２４との間には、光束選択素子（図示せず）を設けることができる。光束選択素子は、第一レンズ２３を通過した光束が焦点を結ぶ位置に置かれ、複数の光束のうち干渉に不必要な光束を遮り、必要な光束のみを通過させるマスクとして用いられる。
　さらに、第一レンズ２３と第二レンズ２４との間には、一枚から複数枚のレンズ（図示せず）を設けることができる。これらレンズの形状や位置を調整することにより、複数の光束を交差させて干渉させる空間域を所望の箇所に合わせることができる。

　また、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部又は凸部の格子パターンと、構造体１０の被膜１３に形成される加工部１４の格子パターンには、一定の関係がある。この関係について、図１１を参照して説明する。
　ビームスプリッタ２２ａの表面に刻まれている微細な凹部又は凸部の格子パターンには、種々のものがある。例えば、同図（１－１）に示すように、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部（又は凸部）の一つ一つが円形状であって、それら複数の凹部（又は凸部）の配列方向が斜め方向の格子パターンとなっているものがある。また、同図（１－２）に示すように、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部（又は凸部）の一つ一つが菱形であって、それら複数の凹部（又は凸部）の配列方向が斜め方向の格子パターンとなっているものがある。さらに、同図（１－３）に示すように、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部（又は凸部）の一つ一つが六角形であって、それら複数の凹部（又は凸部）の配列方向が縦方向と斜め方向の格子パターンとなっているものがある。

　そして、そのビームスプリッタ２２ａの凹部又は凸部の格子パターンにもとづいて、被膜１３に形成される加工部１４の格子パターンが決まってくる。つまり、ビームスプリッタ２２ａがパルスレーザ光を分岐する分岐数にもとづいて、加工部１４の格子パターンにおけるその格子の形状が決まる。
　例えば、ビームスプリッタ２２ａの凹部又は凸部の格子パターンが同図（１－１）に示す格子パターンであるときは、このビームスプリッタ２２ａに入射したレーザ光は、四方向に分岐される。この分岐された光束は、第一レンズ２３を通過する際には、この第一レンズ２３に収まる正方形の各角部に対応する位置を通る（同図（２－１））。そして、被膜１３においては、角丸方形状の複数の加工部１４が縦横方向に規則的に配列されたパターンで形成される（同図（３－１））。つまり、縦方向の格子線と横方向の格子線で構成される格子の交点状に並ぶように加工部１４が形成される。なお、このときの格子の形状は、四角形である。

　また、ビームスプリッタ２２ａの凹部又は凸部の格子パターンが同図（１－２）に示す格子パターンであるときは、このビームスプリッタ２２ａに入射したレーザ光は、四方向に分岐される。この分岐された光束は、第一レンズ２３を通過する際には、この第一レンズ２３に収まる縦長の長方形の各角部に対応する位置を通る（同図（２－２））。そして、被膜１３においては、横長方形状の複数の加工部１４が縦横方向に規則的に配列されたパターンで形成される（同図（３－２））。つまり、縦方向の格子線と横方向の格子線で構成される格子の交点状に並ぶように加工部１４が形成される。なお、このときの格子の形状は、四角形である。

　さらに、ビームスプリッタ２２ａの凹部又は凸部の格子パターンが同図（１－３）に示す格子パターンであるときは、このビームスプリッタ２２ａに入射したレーザ光は、六方向に分岐される。この分岐された光束は、第一レンズ２３を通過する際には、この第一レンズ２３に収まる六角形の各角部に対応する位置を通る（同図（２－３））。そして、被膜１３においては、円形に近い形状の複数の加工部１４が縦方向と斜め二方向に規則的に配列されたパターンで形成される（同図（３－３））。つまり、縦方向の格子線と右下がりの斜め方向の格子線と左下がりの斜め方向の格子線で構成される格子の交点状に並ぶように加工部１４が形成される。なお、このときの格子の形状は、三角形である。

　このように、ビームスプリッタ２２ａにおける凹部又は凸部の格子パターンにもとづいて、被膜１３に形成される加工部１４の格子パターンが決まる。つまり、ビームスプリッタ２２ａがパルスレーザ光を分岐する分岐数にもとづいて、加工部１４の格子パターンにおけるその格子の形状が決まる。よって、ビームスプリッタ２２ａがパルスレーザ光を三方向以上に分岐し、この分岐数によって形状が異なる多角形（三角形や四角形など）の格子の交点状に並ぶように加工部１４が形成される。

　さらに、同図（３－１）～（３－３）に示すように、加工部１４の格子パターンがそれぞれ異なる場合でも、図１に示した構造体１０と同様に、複数の加工部１４のそれぞれの間隔が可視光波長に近いため、構造色を発現する。
　そして、後述する構造体形成方法により、同図（３－１）～（３－３）に示す加工部１４の配列方向を、領域１１ごとに変えることができる。これにより、構造体１０を見る方向を変えても、いずれかの領域１１における構造色発色を視認できる。

　なお、「格子」という言葉は、例えば、碁盤の目のように、複数の縦方向の線と複数の横方向の線が直交したものと解されることがあるが、本実施形態においては、それら複数の縦横の線が「直交」したものに限るものではなく、例えば、複数の平行な線と、他の複数の平行な線が、任意の角度をもって交差したものも、「格子」に含むものとする。また、図１１（３－３）に示す加工部１４の格子パターンのように、複数の平行な線と、他の複数の平行な線と、さらに他の複数の平行な線が、任意の角度をもって互いに交差したものについても、「格子」に含むものとする。

　次に、ビームスプリッタ２２ａを回転又は回動させるための機構（角度調整手段）について、図１２を参照して説明する。
　同図に示すように、ビームスプリッタ２２ａは、モータ３１を用いて回転又は回動させることができる。具体的には、ビームスプリッタ２２ａは、ホルダ３２に格納されており、このホルダ３２には、連結部３３を介して第一滑車３４が連結されている。連結部３３は、支持部３５により回転可能に軸支されている。一方、モータ３１の回転軸３６には、第二滑車３７が取り付けられている。そして、第一滑車３４と第二滑車３７がベルト３８で繋がれている。このような構成において、モータ３１の回転軸３６が回転すると、その回転力が第二滑車３７及びベルト３８を介して第一滑車３４に伝達され、この第一滑車３４に連結されたホルダ３２及びビームスプリッタ２２ａが回転する。
　なお、連結部３３は、円筒形状に形成されており、第一滑車３４は、円環状（ドーナツ状）に形成されている。このため、レーザ発振器２１から出力されたレーザ光は、第一滑車３４における円環状の中央開口部と、連結部３３における円筒形状の中空部を通って、ビームスプリッタ２２ａに達することができる。
　また、ベルト３８は、第一滑車３４との間又は第二滑車３７との間ですべりが生じないように、タイミングベルトを用いるのが望ましい。この場合、第一滑車３４及び第二滑車３７は、タイミングベルトの凸部が嵌合する溝部が周面に形成されたものを用いるのが望ましい。

　さらに、ビームスプリッタ２２ａの回転速度は、モータ３１に接続されたスピードコントローラ３９により調節することができる。スピードコントローラ３９は、回転速度を設定する設定部（図示せず）と、設定された回転速度に応じた電流をモータ３１に流す電流制御部（図示せず）とを有している。これにより、スピードコントローラ３９は、設定された回転速度でモータ３１を回転駆動させることができる。

　また、構造体１０の領域１１における加工部１４の配列方向の傾きは、ビームスプリッタ２２ａの回転速度とレーザ光のパルス繰り返し周波数とを用いて算出できる。
　ここで、ビームスプリッタ２２ａを回転させながら用いる場合において、ビームスプリッタ２２ａの回転速度をＶ［rpm］、レーザ発振器２１から出力されるレーザ光のパルス繰り返し周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、加工部１４の配列方向の傾斜角度Ｄ［°］は、次式で算出できる。
　Ｄ＝（Ｖ／６０）×（１／ｆ）×３６０　　　　　　　・・・（式１）

　この式１を用いて、具体的な数値を試算してみる。
　例えば、ビームスプリッタ２２ａの回転速度を１５［rpm］（毎分１５回転）、レーザ発振器２１から出力されるレーザ光のパルス繰り返し周波数を１０［Ｈｚ］（＝１０shot/sec）とすると、加工部１４の配列方向の傾斜角度Ｄ１は、次式で算出される。
　Ｄ１＝（１５／６０）×（１／１０）×３６０＝９　　・・・（式２）

　この場合、パルスレーザ光は、１秒間に１０発出射されるので、出射間隔は、０．１秒である。そして、ビームスプリッタ２２ａの回転数は、０．１秒間に０．０２５回転である。つまり、ビームスプリッタ２２ａは、０．１秒間に９°（＝３６０°×０．０２５回転）回転する。よって、加工部１４の配列方向の傾斜角度Ｄ１は、９°となる。

　また、構造体形成装置２０には、図１３に示すように、レーザ発振器２１とビームスプリッタ２２ａとの間にレーザスキャナ２５を備えることができる。
　レーザスキャナ２５は、レーザ発振器２１から出力されたレーザ光を、内部に設けられたミラー２５１で反射させ、ビームスプリッタ２２ａに向けて伝搬させるための光学装置である。
　ミラー２５１は、一のレーザスキャナ２５において一又は二以上備えることができる。一のレーザスキャナ２５にミラー２５１が二つ備えられている場合、一つめのミラー２５１（第一ミラー２５１ａ）は、レーザ発振器２１から出力されたレーザ光を反射し、二つめのミラー２５１（第二ミラー２５１ｂ）は、第一ミラー２５１ａで反射したレーザ光を反射してビームスプリッタ２２ａへ伝搬させる。

　さらに、レーザスキャナ２５には、第一ミラー２５１ａ又は第二ミラー２５１ｂにおけるレーザ光の反射面を所定の速度で自動的に（あるいは、手動で）回転又は回動させるためのミラー角度制御装置が設けられている。
　ミラー角度制御装置には、例えば、ガルバノスキャナ又はガルバノメータスキャナと呼ばれる装置を用いることができる。
　ガルバノスキャナは、ガルバノモータ２５２とドライバ（図示せず）とを備えている。なお、図１３においては、ミラー角度制御装置の構成要素のうち、ミラー２５１が取り付けられたガルバノモータ２５２（後述）のみを図示している。
　ガルバノモータ２５２の回転軸（モータシャフト）の先端には、ミラー２５１が取り付けられている。ドライバは、ガルバノモータ２５２を駆動制御するための電子回路であって、ガルバノモータ２５２に一定範囲内の電圧を印加し、又は、一定範囲内の電流を流すことで、ミラー２５１を一方向又は二方向（二方向の場合は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２軸を組み合わせた方向）に回転又は回動させることができる。

　ガルバノスキャナには、アナログタイプとデジタルタイプがある。
　アナログタイプは、ガルバノモータ２５２に対してドライバが所定値のアナログ電圧を印加することにより、そのガルバノモータ２５２に取り付けられたミラー２５１を回動させるものである。例えば、アナログ電圧の制御範囲が±１０Ｖの場合において、＋５Ｖの電圧を印加するとガルバノモータ２５２の回転軸が＋１０°回動し、これに伴ってミラー２５１の反射面も＋１０°回動する。また、－３Ｖの電圧を印加するとガルバノモータ２５２の回転軸が－６°回動し、これに伴ってミラー２５１の反射面も－６°回動する。

　デジタルタイプは、ドライバをコントロールするためのコントローラをそのドライバに接続し、所定の制御用ソフトウエア又はＡＰＩ（Application Program Interface）を使ってパーソナルコンピュータからコントローラに命令を送信して制御する。コントローラは、パーソナルコンピュータからの命令にしたがって制御パルスを出力し、ドライバを介してガルバノモータ２５２を制御する。
　このデジタルタイプでは、ガルバノモータ２５２にエンコーダ（図示せず）が付設されており、コントローラとガルバノモータ２５２との間ではクローズループで常にミラー２５１の角度を監視するようになっている。このため、精度の高い回動制御が可能となる。
　また、コントローラとその制御用ソフトウエアがワンセットでシステム化されているため、ガルバノモータ２５２の角度制御とレーザ出力の繰り返し周期との同期を容易にとることができる。
　なお、構造体形成装置２０にレーザスキャナ２５を設ける場合、アナログタイプ又はデジタルタイプのいずれのガルバノスキャナを採用するかは、任意に選択できる。

　このミラー角度制御装置においてガルバノモータ２５２を駆動制御してミラー２５１における反射面の角度を可変することにより、レーザスキャナ２５からビームスプリッタ２２ａへ伝搬させるレーザ光の伝搬方向を調整できる。例えば、第一ミラー２５１ａの反射面の角度を変化させると、そのレーザ光の伝搬方向は、水平方向に移動する。また、第二ミラー２５１ｂの反射面の角度を変化させると、そのレーザ光の伝搬方向は、垂直方向に移動する。このため、それら第一ミラー２５１ａと第二ミラー２５１ｂのそれぞれの反射面の角度を一定速度で（あるいは、周期的に）変化させるようにすれば、ビームスプリッタ２２ａに対するレーザ光の照射位置を水平方向又は垂直方向に走査させることができ、これに伴って、構造体１０の付近で複数の光束が干渉する領域も移動させることができる。そして、レーザ発振器２１から出力されるレーザ光の繰り返し周波数に応じて、構造体１０の被膜１２における多数の領域１１に連続的に微細周期構造を形成することができる。

　また、構造体形成装置２０においては、図１０に示したビームスプリッタ２２ａに代えて、例えば、図１４に示す構成のビームスプリッタ２２ｂを設けることができる。
　ビームスプリッタ２２ｂは、分岐後の光束の進行する向きが異なる複数の回折光学素子２２１を備えた構造となっている。例えば、同図においては、四つの回折光学素子２２１－１～２２１－４が同一面上に配置されており、左上に配置された回折光学素子２２１－１にて分岐する光束の進行する向きを０°（基準角度）としたときに、他の回折光学素子２２１－２～２２１－４におけるその進行する向きは、それぞれ異なる角度（例えば、１８°、４５°、７５°）となっている。
　このビームスプリッタ２２ｂが設けられた構造体形成装置２０を用いて構造体１０を形成する方法については、後記の「（３－２）構造体形成方法の第二実施形態」にて詳述する。

　なお、四つの回折光学素子２２１－１～２２１－４のそれぞれにおいて分岐する光束の進行する向きは、０°１８°、４５°、７５°に限るものではなく、任意好適な角度を採用することができる。
　また、構造体形成装置２０に設けるビームスプリッタを、図１０に示したビームスプリッタ２２ａ又は図１４に示したビームスプリッタ２２ｂのいずれにするかについては、レーザスキャナ２５の有無や、形成される構造体１０の種類などによって決めることができる。さらに、以下の説明において、ビームスプリッタ２２ａ又はビームスプリッタ２２ｂのいずれを用いてもよい場合は、それらを総称して「ビームスプリッタ２２」として説明する。

（３）構造体形成方法
　次に、本実施形態の構造体の形成方法について、図１５Ａ～図１５Ｃ、図１６、図１７Ａ～図１７Ｄを参照して説明する。
　なお、ここでは、図１０に示した構造体形成装置２０を用いて第一実施形態の構造体１０ａを形成する方法を「（３－１）構造体形成方法の第一実施形態」として説明し、図１３に示した構造体形成装置２０及び図１４に示したビームスプリッタ２２ｂを用いて第二実施形態の構造体１０ｂを形成する方法を「（３－２）構造体形成方法の第二実施形態」として説明する。

（３－１）構造体形成方法の第一実施形態
　本実施形態においては、図１０に示した構造体形成装置２０を用いて、図１に示した構造体１０ａを形成する方法について説明する。
　また、構造体形成装置２０のビームスプリッタ２２ａは、所定の速度で、図１５Ｂに示す方向に、自動で回転する機構（図１２に示した機構）を有しているものとする。

　まず、構造体１０ａを、レーザ光照射装置２０の第二レンズ２４から所定の距離のところに配置する。この位置は、第二レンズ２４により複数の光束が交差する干渉領域を含む位置である（図１６参照）。
　ビームスプリッタ２２ａが所定の傾斜角度（図１５Ａにおいては、ビームスプリッタ２２ａの傾斜角度を示す傾斜軸が垂直方向を示す基準軸と一致したときの角度（０°））に達すると、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力し、ビームスプリッタ２２ａがそのレーザ光を分岐して複数（図１５Ａにおいては、５本）の分岐光束を形成し、第一レンズ２３がそれら複数の分岐光束を平行にし、第二レンズ２４がそれら複数の分岐光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体１０ａの被膜１３に照射する。
　これにより、被膜１３には、その干渉領域における高強度域の分布により、微細周期構造が領域１１－１に形成される。この微細周期構造は、縦方向の格子線と横方向の格子線により構成される格子の交点状に加工部１４が並んだ構造となる（図１５Ａ参照）。

　次に、図１５Ｂに示すように、その構造体１０ａを、当該構造体１０ａの表面１７の面方向に沿って少しずらしたところに配置する。ただし、この位置も、レーザ光照射装置２０の第二レンズ２４から所定の距離のところであって、第二レンズ２４により複数の光束が交差する干渉領域を含む位置である。
　ビームスプリッタ２２ａが所定の傾斜角度（図１５Ｂにおいては、ビームスプリッタ２２ａの傾斜軸が基準軸（垂直方向）に対して４５°）に達すると、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力し、ビームスプリッタ２２ａがそのレーザ光を分岐して複数の分岐光束を形成し、第一レンズ２３がそれら複数の分岐光束を平行にし、第二レンズ２４がそれら複数の分岐光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体１０ａの被膜１３に照射する。このとき、ビームスプリッタ２２ａの傾斜角度が４５°であるため、このビームスプリッタ２２ａがレーザ光を分岐する方向も図１５Ａに示す場合に比べて４５°傾いている。そして、それら分岐光束が交差する干渉領域においては、複数の光束が干渉する向きが、図１５Ａに示す場合に比べて４５°傾く。
　これにより、被膜１３には、微細周期構造が領域１１－２に形成される。この微細周期構造は、右下がりの斜線である格子線と左下がりの斜線である格子線により構成される格子の交点状の加工部１４が並んだ構造となる（図１５Ｂ参照）。

　さらに、図１５Ｃに示すように、その構造体１０ａを、当該構造体１０ａの表面１７の面方向に沿って、さらにずらしたところに配置する。ただし、この位置も、レーザ光照射装置２０の第二レンズ２４から所定の距離のところであって、第二レンズ２４により複数の光束が交差する干渉領域を含む位置である。
　ビームスプリッタ２２ａが所定の傾斜角度（図１５Ｃにおいては、ビームスプリッタ２２ａの傾斜軸が基準軸（垂直方向）に対して９０°）に達すると、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力し、ビームスプリッタ２２ａがそのレーザ光を分岐して複数の分岐光束を形成し、第一レンズ２３がそれら複数の分岐光束を平行にし、第二レンズ２４がそれら複数の分岐光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体１０ａの被膜１３に照射する。このとき、ビームスプリッタ２２ａの傾斜角度が９０°であるため、このビームスプリッタ２２ａがレーザ光を分岐する方向も図１５Ａに示す場合に比べて９０°傾いている。そして、それら分岐光束が交差する干渉領域においては、複数の光束が干渉する向きが、図１５Ａに示す場合に比べて９０°傾く。
　これにより、被膜１３には、微細周期構造が領域１１－３に形成される。この微細周期構造は、縦方向の格子線と横方向の格子線により構成される格子（図１５Ａに示す加工部１４の格子パターンと比較して、９０°傾斜した角度の格子）の交点状に加工部１４が並んだ構造となる（図１５Ｃ参照）。

　このように、回転しているビームスプリッタ２２ａが所定の角度に達するたびに、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力することで、それら所定の角度ごとに、ビームスプリッタ２２ａによるレーザ光の分岐方向を変えながら、干渉領域にて複数の光束が干渉する向きを変化させて、領域１１ごとに複数の加工部１４の配列方向が異なるように、微細周期構造を形成することができる。
　また、構造体形成装置２０においては、ビームスプリッタ２２ａ以降からレーザ光照射部（図１６に示す干渉領域）までレーザ光を中継する光学素子にレンズ２３、２４を用いることとしたので、図１に示した構造体１０ａを形成する場合には、ビームスプリッタ２２ａのみ回転又は回動させればよく、ビームスプリッタ２２ａ以外の光学素子については操作が不要となることから、微細周期構造の形成工程を簡易なものとすることができる。

　なお、本実施形態の構造体形成方法は、図１に示す構造体１０ａを形成する方法として説明したが、同様の方法により、図３に示す構造体１０ｂを形成することもできる。
　例えば、一の領域群１５に含まれる各領域１１に微細周期構造を形成する場合は、ビームスプリッタ２２ａの回転を停止し、構造体１０を面方向に移動させながら、第二レンズ２４により収束した光束が交差する箇所を被膜１３上で移動させて、それら各領域１１に微細周期構造を形成する。
　次いで、次の領域群１５に含まれる各領域１１に微細周期構造を形成する場合は、ビームスプリッタ２２ａを回動させ、所定の角度に達したところで、その回動を停止し、この状態で構造体１０を移動させながら、第二レンズ２４により収束した光束が交差する箇所を被膜１３上で移動させて、それら各領域１１に微細周期構造を形成する。

　このように、一の領域群１５に含まれる各領域１１に微細周期構造を形成するときには、ビームスプリッタ２２ａの角度を一定とし、次の領域群１５に含まれる各領域１１に微細周期構造を形成するときにビームスプリッタ２２ａの角度を変化させるようにすることで、領域群１５ごとに加工部１４の配列方向が異なるように微細周期構造を形成することができる。よって、図１０に示した構成の構造体形成装置２０を用いて、図３に示す構造体１０ｂを形成することができる。

（３－２）構造体形成方法の第二実施形態
　本実施形態においては、図１３に示した構造体形成装置２０及び図１４に示したビームスプリッタ２２ｂを用いて、図３に示した構造体１０ｂを形成する方法について説明する。
　なお、レーザスキャナ２５は、第一ミラー２５１ａ及び第二ミラー２５１ｂを所定の速度で自動的に回転もしくは回動又は停止する機構を有しているものとする。
　また、図１４に示した四つの回折光学素子２２１－１～２２１－４のそれぞれにおいて分岐する光束の進行する向きを、０°１８°、４５°、７５°とする。

　まず、構造体１０ｂを、レーザ光照射装置２０の第二レンズ２４から所定の距離のところに配置する。この位置は、第二レンズ２４により複数の光束が交差する干渉領域を含む位置である（図１６参照）。
　レーザスキャナ２５の第一ミラー２５１ａ及び第二ミラー２５１ｂがそれぞれ所定の角度（図１７Ａにおいては、レーザスキャナ２５からビームスプリッタ２２ｂへのレーザ光の伝搬方向が当該ビームスプリッタ２２ｂの第一回折光学素子２２１－１に向かう方向となる角度）に達すると、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力し、ビームスプリッタ２２ｂの第一回折光学素子２２１－１がそのレーザ光を分岐して複数（図１７Ａにおいては、５本）の分岐光束を形成し、第一レンズ２３がそれら複数の分岐光束を平行にし、第二レンズ２４がそれら複数の分岐光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体１０ｂの被膜１３に照射する。
　これにより、被膜１３には、その干渉領域における高強度域の分布により、微細周期構造が領域群１５－１における領域１１に形成される。この微細周期構造は、縦方向の格子線と横方向の格子線により構成される格子の交点状に加工部１４が並んだ構造となる（図１７Ａ参照）。

　一の領域群１５－１を構成する複数の領域１１のそれぞれに対しては、レーザ発振器２１から出力されるレーザ光の繰り返し周波数に応じて、第一ミラー２５１ａ及び第二ミラー２５１ｂをそれぞれ所定の角度に変化させながら、微細周期構造を形成していく。このとき、レーザスキャナ２５からのレーザ光は、必ずビームスプリッタ２２ｂの第一回折光学素子２２１－１を透過する。これにより、一の領域群１５－１を構成する複数の領域１１のそれぞれには、加工部１４の配列方向が同一の微細周期構造が形成される。

　次に、レーザスキャナ２５の第一ミラー２５１ａ及び第二ミラー２５１ｂがそれぞれ所定の傾斜角度（図１７Ｂにおいては、レーザスキャナ２５からビームスプリッタ２２ｂへのレーザ光の伝搬方向が当該ビームスプリッタ２２ｂの第二回折光学素子２２１－２に向かう方向となる角度）に達すると、レーザ発振器２１が１パルス分のレーザ光を出力し、ビームスプリッタ２２ｂの第二回折光学素子２２１－２がそのレーザ光を分岐して複数の分岐光束を形成し、第一レンズ２３がそれら複数の分岐光束を平行にし、第二レンズ２４がそれら複数の分岐光束を交差させて干渉領域を形成し、構造体１０ｂの被膜１３に照射する。このとき、第二回折光学素子２２１－２の分岐角度が１８°であるため、分岐光束が交差する干渉領域においては、複数の光束が干渉する向きが、図１７Ａに示す場合に比べて１８°傾く。
　これにより、被膜１３には、領域群１５－２における領域１１に微細周期構造が形成される。この微細周期構造は、基準角度から１８°傾いた右下がりの斜線である格子線とこれに直交した格子線により構成される格子の交点状に加工部１４が並んだ構造となる（図１７Ｂ参照）。

　一の領域群１５－２を構成する複数の領域１１のそれぞれに対して微細周期構造を形成する場合、レーザスキャナ２５からのレーザ光は、必ずビームスプリッタ２２ｂの第二回折光学素子２２１－２を透過する。これにより、一の領域群１５－２を構成する複数の領域１１には、加工部１４の配列方向が同一の微細周期構造が形成される。

　なお、領域群１５－３を構成する複数の領域１１や領域群１５－４を構成する複数の領域１１に微細周期構造を形成する方法は、本実施形態において前述した方法（領域群１５－１、１５－２を構成する領域１１に微細周期構造を形成する方法）と同様である。ただし、領域群１５－３を構成する複数の領域１１に微細周期構造を形成する場合は、図１７Ｃに示すように、レーザスキャナ２５からのレーザ光をビームスプリッタ２２ｂの第三回折光学素子２２１－３に透過させる。また、領域群１５－４を構成する領域１１に微細周期構造を形成する場合は、図１７Ｄに示すように、レーザスキャナ２５からのレーザ光をビームスプリッタ２２ｂの第四回折光学素子２２１－４に透過させる。これらにより、領域群１５－３を構成する複数の領域１１には、加工部１４の配列方向が基準角度から４５°傾いた角度となる微細周期構造が形成される。また、領域群１５－４を構成する複数の領域１１には、加工部１４の配列方向が基準角度から７５°傾いた角度となる微細周期構造が形成される。

　このように、レーザ光を透過させる回折光学素子２２１－１～２２１－４を領域群１５ごとに変えることにより、それら領域群１５ごと（すなわち領域形成範囲１６ごと）に加工部１４の配列方向が異なった微細周期構造を形成することができる。
　なお、四つの回折光学素子２２１－１～２２１－４が分岐する光束の進行する向きは、０°１８°、４５°、７５°に限るものではなく、任意好適な角度を採用することができる。

（４）実施例
（４－１）第一実施例
　次に、本発明の第一実施例及びこれと対比する第一比較例について、説明する。
　ここでは、加工部１４の配列方向が領域１１ごとに異なる構造体１０を第一実施例とし、加工部１４の配列方向がすべての領域１１で同じである構造体１０を第一比較例とし、これらの比較を行った。

　＜第一実施例＞
　エポキシ塗料に平均粒径が２５ｎｍの酸化亜鉛微粒子（テイカ（株）製、ＭＺ－５００）を、該塗料の樹脂成分１００重量部に対して４０重量部の量を添加し、塗料を調合した。
　この塗料をアルミニウム製板（厚み２００μｍ）の片面側に塗布して試料を調製した。このとき、被膜の厚みは約２μｍであった。
　さらに、その調製した試料の被膜側にポリエステルアミノ塗料を塗布し保護層を調製した。このとき、保護層の厚みは、約６μｍであった。
　照射するレーザ光には、ＱスイッチパルスＹＡＧレーザ第３高調波（波長３５５ｎｍ）を用いた。パルスＹＡＧレーザのパルス幅は５ｎｓ、パルス繰り返し周波数は１０Ｈｚであった。

　その試料に対して、被膜が形成された側から構造体形成装置２０を用いてレーザ光を照射することで、微細周期構造を形成した。この微細周期構造の形成方法は、前述の「（３－１）構造体形成方法の第一実施形態」で説明した方法と同様である。つまり、構造体形成装置２０のビームスプリッタ２２ａを一定の速度（１５ｒｐｍ）で回転させるとともに、そのビームスプリッタ２２ａの傾斜角度が９°ずつ（０°、９°、１８°、２７°、・・・３５１°、３６０°）傾斜するたびに、１パルスのレーザ光を試料に照射して、微細周期構造を形成した。

　その結果、複数の加工部１４の配列方向が領域１１ごとに異なるように、各領域１１に微細周期構造が形成された。
　また、その試料の表面を撮影したところ、図１８Ａ（ｉ）、（ii）に示すように、ｓ方向から見た場合でも、また、ｔ方向から見た場合でも、いずれかの領域１１の構造色発色を視認することができた。
　なお、ｓ方向とは、図１８Ａ（iii）に示すように、四角形の試料における一の角部側からその試料の表面を見た方向である。また、ｔ方向とは、同図に示すように、ｓ方向とは対向する側の角部より少しずれた位置からその試料の表面を見た方向である。

　＜第一比較例＞
　ポリエステル塗料に紫外線吸収剤（ＡＤＥＫＡ製、アデカスタブＬＡ－３１）を、該塗料の樹脂成分１００重量部に対して１重量部の量を添加し、塗料を調合した。
　この塗料をアルミニウム製板（厚み３５０μｍ）の片面側に塗布して試料を調製した。このとき、被膜の厚みは、約６μｍであった。
　構造体形成装置２０については、第一実施例で使用した構造体形成装置２０と同じものを用いた。
　その試料に対して、被膜が形成された側から構造体形成装置２０を用いてレーザ光を照射することで、微細周期構造を形成した。このとき、構造体形成装置２０のビームスプリッタ２２ａは、回転及び回動させず、固定とした。

　その結果、複数の加工部１４の配列方向がいずれの領域１１でも同じになるように、各領域１１に微細周期構造が形成された（図１８Ｂ（ｉ）、（ii）の太い破線内）。
　また、その試料の表面を撮影したところ、図１８Ｂ（ｉ）、（ii）に示すように、ｓ方向から見た場合には、すべての領域１１の構造色発色を視認できた。ところが、ｔ方向から見た場合には、いずれの領域１１の構造色発色も視認することができなかった。

　これら＜第一実施例＞と＜第一比較例＞とを比較して明らかなように、複数の領域１１の全てにおいて複数の加工部１４の配列方向が同じ場合には、構造色発色を視認できる角度が制限されるのに対し、領域１１ごとに複数の加工部１４の配列方向が異なる場合には、構造体１０を任意の方向から見ても、いずれかの領域１１の構造色発色を視認できた。

（４－２）第二実施例
　次に、本発明の第二実施例及びこれと対比する第二比較例について、説明する。
　ここでは、領域１１の直径が１００μｍであって、領域群１５ごと（すなわち領域形成範囲１６ごと）に加工部１４の配列方向が異なる構造体１０を第二実施例とし、領域１１の直径が０．７ｍｍであって、領域１１ごとに加工部１４の配列方向が異なる構造体１０を第二比較例として、これらの比較を行った。

　＜第二実施例＞
　エポキシ塗料に平均粒径が２５ｎｍの酸化亜鉛微粒子（テイカ（株）製、ＭＺ－５００）を、該塗料の樹脂成分１００重量部に対して２０重量部の量を添加し、塗料を調合した。
　この塗料をアルミニウム製板（厚み２５０μｍ）の片面側に塗布して試料を調製した。このとき、被膜の厚みは約２μｍであった。
　さらに、その調製した試料の被膜側にポリエステルアミノ塗料を塗布し保護層を調製した。このとき、保護層の厚みは、約６μｍであった。
　構造体形成装置は、図１３に示す構成の構造体形成装置２０を用いた。ただし、ビームスプリッタ２２は、図１４に示す構成のビームスプリッタ２２ｂを用いた。
　照射するレーザ光には、ＱスイッチパルスＹＡＧレーザ第３高調波（波長３５５ｎｍ）を用いた。パルスＹＡＧレーザのパルス幅は、５ｎｓであった。

　その試料に対して、被膜１３が形成された側から構造体形成装置２０を用いてレーザ光を照射することで、微細周期構造を形成した。この微細周期構造の形成方法は、前述の「構造体形成方法の第二実施形態」で説明した方法と同様である。つまり、構造体形成装置２０のビームスプリッタ２２ｂを構成する回折光学素子２２１－１～２２１－４のうち、レーザ光を透過させる回折光学素子２２１－１～２２１－４を領域群１５ごとに変えながら、レーザ光を試料に照射して、多数の領域１１に微細周期構造を形成した。

　その結果、複数の加工部１４の配列方向が領域群１５ごと（すなわち領域形成範囲１６ごと）に異なるように、各領域１１に微細周期構造が形成された（図１９（ｉ）参照）。また、多数の領域群１５を、試料の上面の全体に配した。さらに、領域１１の直径は、いずれも１００μｍであった。
　その試料の表面を撮影したところ、図１９（ii）に示すように、多くの領域群１５における領域１１の構造色発色を視認することができ、きらめくような加飾効果を得た。

　＜第二比較例＞
　ポリエステル塗料をアルミニウム製板（厚み２５０μｍ）の上面に塗布し、さらに該ポリエステル塗料の上面にビニルアクリル塗料を塗布し、試料を調製した。このとき、ポリエステル被膜（下層）の厚みは約４μｍ、ビニルアクリル被膜（上層）の厚みは約４μｍであった。
　構造体形成装置は、図１０に示す構成の構造体形成装置２０を用いた。すなわち、レーザスキャナ２５を設けず、ビームスプリッタ２２ａを設けた構成の構造体形成装置２０を用いた。
　照射するレーザ光には、ＱスイッチパルスＹＡＧレーザ第４高調波（波長２６６ｎｍ）を用いた。パルスＹＡＧレーザのパルス幅は、５ｎｓであった。
　その試料に対して、被膜１３が形成された側から構造体形成装置２０を用いてレーザ光を照射することで、微細周期構造を形成した。このとき、構造体形成装置２０のビームスプリッタ１４０を一定の速度で回転させるとともに、そのビームスプリッタ１４０の傾斜角度が９°ずつ（０°、９°、１８°、２７°、・・・３５１°、３６０°）傾斜するたびに、１パルスのレーザ光を試料に照射して、微細周期構造を形成した。

　その結果、複数の加工部１４の配列方向が領域１１ごとに異なるように、各領域１１に微細周期構造が形成された（図５Ｂ（ｉ）参照）。また、多数の領域１１を、試料の表面の全体に配した。さらに、領域１１の直径は、いずれも０．７ｍｍであった。
　その試料の表面を撮影したところ、図５Ｂ（ii）に示すように、いずれかの領域１１の構造色発色を視認することができた。ただし、視認できる構造色発色は、領域１１ごとであって、領域群１５ごとではなかった。

　これら＜第二実施例＞と＜第二比較例＞とを比較して明らかなように、前者の方が、きらめき感が顕著に発現しており、優れた加飾効果が得られることがわかった。つまり、領域１１ごとに加工部１４の配列方向が異なるように微細周期構造を形成した場合よりも、領域１１の大きさを小さくし、かつ、領域群１５ごと（すなわち領域形成範囲１６ごと）に加工部１４の配列方向が異なるようにした方が、高い加飾効果が得られることがわかった。

　以上説明したように、本実施形態の構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置によれば、微細周期構造を構成する複数の加工部の配列方向が領域ごと又は複数の領域ごとに異なっているため、構造体を任意の方向から見ても、いずれかの領域における構造色発色を視認できる。
　また、構造体を見る方向を変化させると、構造色発色を視認できる領域が移り変わっていくので、きらめくような加飾表現を得ることができる。

　以上、本発明の構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る構造体、構造体形成方法及び構造体形成装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
　例えば、図１等に示した構造体は、平面の板状であるが、構造体は、平面の板状に限るものではなく、曲面状や立体形状であってもよい。
　また、図１等においては、複数の領域が縦横に規則的に配されているが、このような配置に限るものではなく、任意の並べ方で配することができる。例えば、複数の領域により、文字を描いたり、キャラクタの輪郭を描いたりすることができる。

　本発明は、微細周期構造を有する構造体に関する発明であるため、その微細周期構造を形成可能な材料や、その微細周期構造を形成する装置に利用できる。

　１０　構造体
　１１　領域
　１２　基材
　１３　被膜
　１４　加工部
　１４－１　凹部
　１４－２　空洞部
　１５　領域群
　１６　領域形成範囲
　１７　表面
　１８　保護層
　１９　界面
　２０　構造体形成装置
　２１　レーザ発振器
　２２（２２ａ、２２ｂ）　ビームスプリッタ
　２３　第一レンズ
　２４　第二レンズ
　２５　レーザスキャナ
 

Claims (11)

1. 　パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部を有する構造体であって、
   　当該構造体における一の領域に、複数の前記加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造が形成されており、
   　前記構造体に、前記領域が多数配してあり、
   　前記領域が配された面を複数の範囲に区分けしたときの各範囲を領域形成範囲とし、
   　一の前記領域形成範囲に前記領域が一又は複数配置されており、
   　前記多数の領域のそれぞれに形成された前記複数の加工部の配列方向が、前記領域形成範囲ごとに異なる
   　ことを特徴とする構造体。
2. 　一の前記領域形成範囲に複数の前記領域が配置されており、これら複数の領域のそれぞれに、配列方向が同一の前記加工部が形成されており、
   　前記複数の領域を領域群としたときに、一の領域群を構成する複数の領域のそれぞれに形成された前記加工部の配列方向と、他の一の領域群を構成する複数の領域のそれぞれに形成された前記加工部の配列方向が異なる
   　ことを特徴とする請求項１記載の構造体。
3. 　前記複数の領域が配置された前記領域形成範囲の形状が、方形状、円形状、楕円形状、多角形状のうちのいずれかからなる
   　ことを特徴とする請求項１又は２記載の構造体。
4. 　前記加工部は、
   　前記構造体の表面、若しくは、複数層の前記構造体の界面に形成された凹部、
   　又は、
   　前記構造体の内部、複数層の前記構造体の界面、複数層の前記構造体を構成する層の内部、のうちのいずれかに形成された空洞部を含む
   　ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の構造体。
5. 　前記微細周期構造が形成された構造体が、
   　金属製又はプラスチック製の基材の表面に設けられた被膜を含む
   　ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の構造体。
6. 　前記基材は、金属キャップ、金属缶、プラスチックキャップ、プラスチックボトルのいずれかであり、
   　前記金属キャップ若しくは前記プラスチックキャップの天板部外面側、又は、前記金属缶若しくは前記プラスチックボトルの胴部外面側に、前記被膜が形成された
   　ことを特徴とする請求項５記載の構造体。
7. 　パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部が格子交点状に並んでいる微細周期構造を構造体に形成する構造体形成方法であって、
   　レーザ発振器が、レーザ光を出力し、
   　ビームスプリッタが、前記レーザ光を複数の光束に分岐し、
   　レンズが、前記複数の光束を干渉させて構造体に照射して前記微細周期構造を形成し、
   　前記構造体における複数の領域に前記微細周期構造を形成する際に、前記領域ごと又は隣接する複数の前記領域ごとに、前記ビームスプリッタの角度を変え、前記複数の光束が干渉する向きを変化させて、前記微細周期構造を形成する
   　ことを特徴とする構造体形成方法。
8. 　パルスレーザ光の照射による光分解の生起により形成された加工部が格子交点状に並んでいる微細周期構造を構造体に形成する構造体形成方法であって、
   　レーザ発振器が、レーザ光を出力し、
   　レーザスキャナが、前記レーザ光を反射して、分岐角度の異なる複数の回折光学素子を有したビームスプリッタに向けて前記レーザ光を伝搬させ、
   　前記ビームスプリッタの有する前記複数の回折光学素子のうち前記レーザ光を受光した回折光学素子が、前記レーザ光を複数の光束に分岐し、
   　レンズが、前記複数の光束を干渉させて前記構造体に照射して前記微細周期構造を形成し、
   　前記構造体における多数の領域に前記微細周期構造を形成する際に、前記多数の領域のうち隣接する複数の領域に前記微細周期構造を形成するときと、他の複数の領域に前記微細周期構造を形成するときで、前記レーザ光を受光する回折光学素子が切り換わるように、前記レーザスキャナが前記レーザ光の反射角度を変化させる
   　ことを特徴とする構造体形成方法。
9. 　前記ビームスプリッタが、前記レーザ光を三方向以上に分岐し、この分岐数によって形状が異なる多角形の格子交点状に前記加工部が並んだ微細周期構造を形成する
   　ことを特徴とする請求項８又は９記載の構造体形成方法。
10. 　光分解の生起により形成される加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造を構造体に形成するために、前記構造体にパルスレーザ光を照射する構造体形成装置であって、
    　レーザ光を出力するレーザ発振器と、
    　前記レーザ光を複数の光束に分岐するとともに、前記レーザ光の進行方向を中心として回転又は回動するビームスプリッタと、
    　前記複数の光束を干渉させて構造体に照射して前記微細周期構造を形成するレンズと、
    　前記構造体における複数の領域に前記微細周期構造を形成する際に、いずれかの前記領域に前記微細周期構造が形成されるたびに前記ビームスプリッタの角度を変化させる角度調整手段とを備えた
    　ことを特徴とする構造体形成装置。
11. 　光分解の生起により形成される加工部が格子交点状に並んだ微細周期構造を構造体に形成するために、前記構造体にパルスレーザ光を照射する構造体形成装置であって、
    　レーザ光を出力するレーザ発振器と、
    　前記レーザ光を反射するレーザスキャナと、
    　このレーザスキャナで反射した前記レーザ光を受光して複数の光束に分岐するビームスプリッタと、
    　前記複数の光束を干渉させて前記構造体に照射して前記微細周期構造を形成するレンズとを備え、
    　前記ビームスプリッタは、分岐角度の異なる複数の回折光学素子を有し、
    　前記レーザスキャナは、前記構造体における多数の領域のうち隣接する複数の領域に前記微細周期構造が形成されるときと、他の複数の領域に前記微細周期構造が形成されるときで、前記レーザ光を受光する回折光学素子が切り換わるように、前記レーザ光の反射角度を変化させる
    　ことを特徴とする構造体形成装置。
     

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