JPWO2016117452A1 - 光学装置および光学部材 - Google Patents

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Abstract

本発明の光学部材は、例えば可視光（１０２）を反射し、例えば赤外光（１０１ａ）を透過する選択反射部（１３）と、選択反射部の第１の側（視認側）に少なくとも設けられるとともに、可視光１０２を散乱させる散乱部（１２）とを含む反射散乱部（１１）を備え、赤外光（１０１ａ）に対する直進透過率が７５％以上である。散乱部（１２）は、回折構造を有するものや、選択反射部（１３）が有する反射部材の第１の側表面に形成された凹凸面や、微粒子含有樹脂層を有するものであってもよい。選択反射部（１３）の反射部材は、誘電体多層膜やコレステリック相液晶層であってもよい。また、反射散乱部（１１）は、面内に配向軸の異なる複数の領域を有するコレステリック相液晶層を有するものであってもよい。

Description

本発明は、赤外光を利用した光学装置、およびそれに用いる光学部材に関する。
赤外光を用いた光学装置は、赤外線カメラ装置のような撮影用途の他、計測、通信、生態認証など、様々な用途で用いられている。
このような光学装置は、一般に赤外光発光部および／または赤外光受光部を有している。さらに、該光学装置は、これら発光部や受光部に入射する可視光等の不要光を低減する目的と、これら発光部からの赤外光を外部に出射するためや外部からの赤外光を受光部に受信させるために設けられた筐体の開口部を不可視にする目的で、赤外光のみを透過させる赤外光透過フィルタが設けられる場合がある。また、一般に赤外光透過フィルタは、可視光を遮断するため、フィルタ部分が黒色等の暗色のものが多い。
しかし、意匠性を高める等の目的で、暗色以外の赤外光透過フィルタが所望される場合がある。
暗色以外の赤外光透過フィルタとして、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の白色の赤外光透過フィルタがある。特許文献１に記載されている赤外光透過フィルタは、半透明の拡散部と、赤外光を透過するとともに可視光を反射するミラーとを備えることにより、白色の赤外光透過フィルタを実現している。
また、特許文献２に記載されている赤外線透過フィルタは、透明なバインダー中に、該バインダーとは異なる屈折率の微粒子を均一に分散させて、赤外域の透過率を大きくしつつ、可視域で散乱を大きくすることにより、白色の赤外線透過フィルタを実現している。
日本国特開２０１４−７１２９５号公報 日本国特開２０１０−７２６１６号公報
しかし、意匠性を高めるために可視光の散乱性を高めようとすると、赤外光の送受信感度までもが低くなってしまうという問題がある。
具体的には、特許文献１や特許文献２に記載された方法は、赤外光に対する透過率を大きくできたとしても、赤外光に対しても散乱能が働いてしまうため、赤外光のヘイズを小さくできないという問題がある。換言すると、赤外光の直進透過率が十分でないという問題がある。
入射する赤外光の光量に対して直進する光の光量が少ない場合、その分、反射・吸収・散乱によるロスが多く発生していることになる。そのような場合、例えば、赤外線カメラのように受光素子と組み合わせた場合に、画像が暗くなったり、像がぼけるなどのノイズの原因となり、装置として所望の感度・特性が得られないといった問題がある。
そこで、本発明は、意匠性および赤外光に対する高い感度を両立した光学装置およびそのための光学部材の提供を目的とする。また、本発明は、可視光の反射散乱性が高く、赤外光の直進透過性が高い光学部材の提供を目的とする。
本発明による光学部材は、可視域の少なくとも一部の波長帯域の光を反射散乱し、赤外域の少なくとも一部の波長帯域の光を透過する反射散乱部を備え、赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光に対する直進透過率が７５％以上であることを特徴とする。
また、前記反射散乱部は、可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を反射し、赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を透過する選択反射部と、前記選択反射部の、赤外光の入射側もしくは出射側であるとともに可視光が入射する側のうち予め定めた一方の側である第１の側に少なくとも設けられるとともに、可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を散乱させる散乱部とを含んでいてもよい。ここで、「第１の側に設けられる」とは、対象部材の当該一方の側に同一部材を用いて一体形成される場合を含む。以下、他の側に関しても同様とする。
また、本発明による光学装置は、赤外域の一部の波長帯域の光を発光する発光部、または、赤外域の一部の波長帯域の光を受光する受光部と、前記発光部または前記受光部を囲う筐体と、前記筐体の開口部に設けられる赤外光透過フィルタとを備え、前記赤外光透過フィルタが、上記の光学部材のいずれかであることを特徴とする。
本発明によれば、可視光の反射散乱性が高く、赤外光の直進透過性が高い光学部材を提供できる。また、本発明によれば、意匠性および赤外光に対する高い感度を両立した光学装置を提供できる。
図１は、第１の実施形態の光学部材の例を示す構成図である。 図２は、光学部材の他の例を示す断面図である。 図３は、回折構造２２における位相項係数の波長依存性の例を示すグラフであり、（ａ）は、ｄ＝２７０ｎｍ、Δｎ＝０．４５としたときの位相項係数の値を示すグラフであり、（ｂ）は、図３（ａ）に示した条件による矩形回折格子の０次回折効率を示すグラフである。 図４は、回折構造２２の例を示す平面図である。 図５は、回折構造２２による赤外光の透過成分の光量分布の角度依存性の例を示すグラフである。 図６は、光学部材の他の例を示す断面図である。 図７は、散乱光の光量密度の測定方法の例を示す説明図である。 図８は、光学部材の他の例を示す構成図であり、（ａ）は、散乱部として反射部材に形成される凹凸面を有する光学部材の構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、図８（ａ）に示す光学部材の要部の分解断面図である。 図９は、凹凸構造３４２ｂの例を示す説明図であり、（ａ）は、凹凸構造３４２ｂが、複数の凹レンズ状のレンズ部を隙間なく配置してなる凹レンズアレイの平面図であり、（ｂ）は、図９（ａ）に示す凹凸構造３４２ｂを有する第２の基材３４ｂのＡ−Ａ’断面図である。 図１０は、選択反射膜３３の凹凸面の傾斜角度と可視光の反射散乱との関係を示す説明図であり、（ａ）は、傾斜角度αが４５°を超える場合の説明図であり、（ｂ）は、傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）を超える場合の説明図であり、（ｃ）は、片側の面が傾きαで傾斜しそれに対向する面の傾きが０°となる基材に対して検査光１０３を入射した場合の説明図である。 図１１は、反射散乱部３１による赤外光の透過成分の光量分布の角度依存性の例を示すグラフである。 図１２は、光学部材の他の例を示す構成図であり、（ａ）は、散乱部として反射部材の凹凸面を有する光学部材の他の構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、図１２（ａ）に示す光学部材４０の要部の分解断面図である。 図１３は、光学部材の他の例を示す構成図であり、（ａ）は、反射部材に相当するコレステリック相液晶層４３において、視認側だけでなく反視認側に凹凸面を有する構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、図１３（ａ）に示す光学部材４０の要部の分解断面図である。 図１４は、光学部材の他の例を示す構成図である。 図１５は、光学部材の他の例を示す構成図である。 図１６は、光学部材の他の例を示す構成図である。 図１７は、光学部材の他の例を示す構成図であり、（ａ）は、吸収部材を備える光学部材の例を示す構成図であり、（ｂ）は、反射部材を備える光学部材の例を示す構成図である。 図１８は、第２の実施形態の光学装置の例を示す構成図である。 図１９は、選択反射部としての多層膜の透過率特性を示すグラフである。 図２０は、第１〜第４の例の光学部材の透過光量の測定結果を示すグラフである。 図２１は、第５および第６の例の光学部材の透過光量の測定結果を示すグラフである。 図２２は、第４の例の光学部材の基材凹凸面による散乱光の光強度の計測結果を示すグラフである。 図２３は、選択反射部としての多層膜の透過率特性を示すグラフである。 図２４は、第８および第９の例の光学部材の基材凹凸面による散乱光の光強度の計測結果を示すグラフである。 図２５は、第８および第９の例の光学部材の透過光量の測定結果を示すグラフである。 図２６は、第１０〜第１２の例の光学部材の透過光量の測定結果を示すグラフである。 図２７は、選択反射部としての多層膜の透過率特性を示すグラフである。 図２８は、第９〜第１１の例の光学部材および筐体部材の反射散乱光の角度依存性を示すグラフである。
実施形態１．
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光学部材１０の例を示す構成図である。図１に示す光学部材１０は、赤外光を用いる光学装置等において、可視光を遮断し、かつ赤外光を透過する赤外光透過フィルタとして用いられる。光学部材１０は、赤外光を透過させつつ、可視光を反射散乱させることにより、少なくとも第１の側から見ると、可視光の受光領域が黒色以外の色に着色されたように観察される。なお、観察される着色は、単色に限らず、例えば、斑模様や迷彩のような複数の色の組合せを含む。ここで、第１の側とは、光学部材１０において赤外光の入射側もしくは出射側であるとともに可視光が入射する側のうち予め定めた一方の側である。また、本発明では、第１の側でない他方の側を、第２の側という。なお、以下では、第１の側を単に視認側と呼び、第２の側を単に反視認側と呼ぶが、着色が観察される面（以下、単に観察面という）を第１の側に限定するものではない。例えば、反視認側（第２の側）も観察面となり得る。
図１に示す光学部材１０は、基材１４と、選択反射部１３と、散乱部１２とを備えているが、基材１４は任意に備えてよい。
基材１４は、赤外光に対して透過性を有する部材により構成されていればよい。なお、基材１４は、例えば、ガラスや樹脂等によって作製された基板であってもよい。
選択反射部１３は、可視光を一定割合以上反射し、赤外光を一定割合以上透過する機能を有する。選択反射部１３の例としては、ダイクロイックミラーやコレステリック相液晶フィルムなどが挙げられる。より具体的には、選択反射部１３は、ダイクロイックミラーのミラー層に用いられるような誘電体多層膜や、コレステリック相液晶フィルムに用いられるようなコレステリック相液晶層といった反射部材を有していればよい。
散乱部１２は、可視光に対して散乱能を発現させる機能を有する。なお、散乱部１２は、可視光に対して、赤外光よりも高い散乱能を発現する機能を有しているのが好ましい。そのような散乱能を発現させる機能の実現例としては、微粒子を含有した樹脂によって形成される層である微粒子含有樹脂層や、回折構造や、任意の媒質界面（特に反射部材）に設けられる凹凸面等が挙げられる。散乱部１２は、例えば、実現例として挙げたような、散乱能を発現させる機能を有する部材や構造や面を有していればよい。
例えば、散乱部１２が回折構造を有する場合、回折現象を利用して可視光を散乱させられる。また、例えば、散乱部１２が任意の媒質界面に形成される凹凸面を有する場合、該凹凸面での反射および屈折現象を利用して可視光を散乱させられる。特に、散乱部１２が反射部材に設けられた凹凸面を有する場合、反射は屈折などに比べて光線の偏向量が大きいため、可視光の散乱を大きくできる。また、例えば、散乱部１２が微粒子含有樹脂層を有する場合、バインダーである樹脂層内における微粒子との界面での屈折現象を主に利用して可視光を散乱させられる。
本発明において、可視光を、波長４００〜７５０ｎｍの光としてもよい。また、赤外光を、波長８００ｎｍ以上の光としてもよい。なお、反射散乱させたい可視域（色味）や、赤外センサの検出帯域等が決まっている場合などには、可視光、赤外光ともに上記範囲内において、さらに対象波長帯を限定してもよい。なお、とくにことわりがない場合、可視域は波長４００〜７８０ｎｍであり、赤外域は近赤外領域とされる波長７８０〜２０００ｎｍ、特に波長８００〜１０００ｎｍであり、可視光は該可視域の光であり、赤外光は該赤外域の光であるものとする。
本実施形態において、散乱部１２は、選択反射部１３の視認側（第１の側）に設けられていればよい。すなわち、選択反射部１３と散乱部１２とは、視認側（第１の側）から見て、散乱部１２、選択反射部１３の順に設けられていればよい。なお、反視認側（第２の側）からも可視光が入射する場合には、選択反射部１３の両側に散乱部１２が設けられていてもよい。
図１では、選択反射部１３と散乱部１２とが異なる部材により構成され、かつ接しているように示されているが、例えば、選択反射部１３を構成している部材の一部が散乱部１２（例えば、回折構造や凹凸面等）を構成していてもよい。すなわち、選択反射部１３と散乱部１２とは、例えば、同一部材によって一体形成されていてもよい。また、例えば、選択反射部１３が基材１４の内部に設けられる、すなわち２つの基材１４に挟まれる構成や、基材１４の反視認側に設けられる構成であってもよい。また、選択反射部１３と散乱部１２との間に別の機能層を有し、これらは接していなくてもよい。
なお、選択反射部１３と散乱部１２とが接していない場合、選択反射部１３と散乱部１２の間の距離は短い方が好ましい。特に、散乱部１２が回折構造によって構成されている場合、具体的には、３μｍ以下が好ましい。両者の距離が離れ過ぎると、可視光の反射光の位相項の係数が後述する２Δｎｄ／λからずれてしまうため、好ましくない。
以下、散乱部１２と選択反射部１３とを併せて、反射散乱部１１という場合がある。この場合、反射散乱部１１は、可視光を一定割合以上反射散乱させ、赤外光を一定割合以上直進透過させる機能を有する。
図１に示す例では、可視光１０２は、光学部材１０の視認側から＋ｚ方向で光学部材１０に入射する。一方、赤外光は、光学部材１０の視認側から＋ｚ方向で光学部材１０に入射してもよいし、反視認側から−ｚ方向で入射してもよい。なお、図中の赤外光１０１ａは前者の例であり、赤外光１０１ｂは後者の例である。
例えば、光学部材１０に可視光１０２が入射すると、該可視光１０２は散乱部１２および選択反射部１３によって反射散乱される。このため、光学部材１０は着色して見える。一方、光学部材１０に赤外光１０１ａが入射すると、該赤外光１０１ａは散乱部１２で一部散乱されるが、多くの成分は直進透過して、そのまま選択反射部１３を透過する。また、光学部材１０に赤外光１０１ｂが入射すると、該赤外光１０１ｂは選択反射部１３を透過した後、散乱部１２で一部散乱されるが、多くの成分は散乱部１２を直進透過する。
このように、可視光１０２は、散乱部１２を透過して選択反射部１３に反射されることにより、散乱部１２を二回通る場合があるのに対して、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂは散乱部１２を１回しか通らない。したがって、光学部材１０は、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに比べて可視光１０２に対する散乱を大きくできる。また、反射散乱部１１として凹凸面を有する反射部材を用いる場合、反射面を利用して大きな散乱が得られる。これは、可視光１０２に比べて赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに対する散乱を小さくできることと同意である。したがって、光学部材１０は、可視光１０２を散乱させつつ、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂをより多く直進透過させることができる。
また、光学部材１０が散乱部１２として回折構造を用いる場合、１回の通過に対する回折光の位相項の係数であるΔｎｄ／λを調整するとよい。より具体的には、屈折率差Δｎおよび回折構造の高さｄを調整することで、散乱部１２における、赤外光の直進成分（０次回折光）の光量を大きくしつつ、可視光の直進成分（０次回折光）の光量を低減できる。
また、散乱部１２に微粒子含有樹脂を用いる場合、微粒子の粒径や、微粒子とバインダーとなる樹脂材料との屈折率の比を調整することにより、反射散乱部１１として、可視光の散乱を大きくし、赤外光の散乱を小さくできる。なお、散乱の大小は、例えば、全光線透過率における拡散透過率の割合を示す指標であるヘイズによって判定してもよい。
以下、反射散乱部のより具体的な構成例をいくつか説明する。
まず、散乱部１２に回折構造を用いる例を説明する。図２は、散乱部として回折構造を有する光学部材の例を示す断面図である。図２に示す光学部材２０は、基材１４と、反射散乱部２１とを備える。また、反射散乱部２１は、選択反射部１３と、回折構造２２と含む。
回折構造２２は、少なくとも可視光に対して回折作用を発現し、赤外光に対する回折作用の発現が可視光の回折作用の発現に対し抑制できる構造であれば、具体的な構成は問わない。なお、図２には、回折構造２２として、断面が矩形の凹凸構造が示されているが、回折構造２２は、断面が矩形の凹凸構造に限られない。
図２において、回折構造２２の凹部２２２および凸部２２１の屈折率差をΔｎ、入射する波長をλ、凸部２２１の高さもしくは凹部２２２の深さをｄとする。回折構造２２の回折特性は、当該回折構造２２の電場の位相項の係数となるΔｎｄ／λによって変わる。
ここで、反射光となる可視光１０２に対しては、回折構造２２を往復するため、該係数を２Δｎｄ／λとして計算する。一方、透過光となる赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに対しては、回折構造２２を一度透過するのみなので、Δｎｄ／λのままで計算する。干渉条件により、これら係数の値は、０．５などの１／２に奇数を乗じた値に近いほど、０次回折光の光量が小さく、０もしくは１などの整数に近いほど、０次回折光の光量が大きくなる。
図３（ａ）は、これら係数の波長依存性の例を示すグラフである。なお、図３（ａ）に示すグラフは、ｄ＝２７０ｎｍ、Δｎ＝０．４５としたときのこれら係数の値を示している。図３（ａ）において、横軸は波長［ｎｍ］を表し、縦軸は位相項係数の値を表している。図３（ａ）に示すように、赤外光では透過の位相項の係数であるΔｎｄ／λ（破線で示された特性）が０に近い値（略０．１５〜０．１２）となっており、可視光では反射の位相項の係数である２Δｎｄ／λ（実線で示された特性）が０．５に近い値（略０．３〜０．６）となっている。したがって、光学部材２０は、入射する可視光に対する反射０次回折光の光量を小さく、入射する赤外光に対する透過０次回折光の光量を大きくできる。
また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した条件による矩形回折格子の０次回折効率を示すグラフである。矩形の回折格子の０次回折効率すなわち入射光に対して直進透過する成分の比率は、位相項の係数をφとしてｃｏｓ（πφ）２で計算できる。図３（ｂ）は、０次回折効率η０を、φ＝１回通過時（透過）の位相項の係数であるΔｎｄ／λとした場合と、φ＝２回透過時（反射）の位相項の係数である２Δｎｄ／λとした場合で計算した結果を示している。図３（ｂ）に示すように、可視光では反射の位相項の係数である２Δｎｄ／λ（実線で示された特性）で決まる反射０次回折効率を３０％未満に低減でき、赤外光では透過の位相項の係数であるΔｎｄ／λで決まる透過０次回折効率を約８０％以上にできる。
なお、凹部２２２は空気以外の材料によって充填されていてもよい。この場合、凸部２２１が、赤外域の近傍に反射帯を有する多層膜や、赤外域の近傍（可視域と赤外域の間もしくは赤外域の対象波長域よりも長波長側）に吸収を有する色素や顔料を含有する材料により形成され、凹部２２２が、該材料と赤外域（特に対象波長域）で屈折率が近いもしくは一致する材料で充填されていると好ましい。一般に、反射帯を有する多層膜や吸収を有する材料は、屈折率の異常分散が生じており、特に反射帯や吸収帯の近傍の屈折率が急激に変化する。このような特性を利用すれば、可視域の対象波長域と赤外域の対象波長域との屈折率差が大きくなるよう調整できる。回折構造２２が、このような材料と、該材料と赤外域の少なくとも対象波長域で屈折率が略一致する材料との組み合わせで形成されるよう調整できれば、可視光のみに回折作用を生じさせることも可能である。
また、回折構造２２は、回折作用によって光（特に、可視光）を、例えば、Ｘ方向だけでなくＹ方向（成分）にも偏向させるなど、２次元的な散乱作用を付与できるものが好ましい。例えば、回折構造２２は、図４に示すような２次元の凹凸構造であってもよい。
図４は、回折構造２２の例を示す平面図である。図４において、白部分が凹部２２２、黒部分が凸部２２１を表しており、白部分を基準として黒部分の高さがｄとなっているとする。なお、図４に示す凹凸構造は、回折構造２２の一部分の例である。回折構造２２は、例えば、図４に示すような凹凸構造を有するユニットを、周期的に２次元に（例えば、Ｘ方向およびＹ方向に）隙間なく配置したものであってもよい。なお、回折構造２２は、１種類の凹凸構造の周期構造に限らず、例えば、異なる２種類以上の凹凸構造を、２次元に隙間なく配置したものであってもよい。
図５は、赤外光の入射に対する、回折構造２２による透過成分の光量分布の角度依存性の例を示すグラフである。図５において、横軸は透過成分の出射角度θ［°］を表し、縦軸は光強度を表している。一般に、回折作用を発現させる機能を有する回折構造に光が入射すると、直進透過光となる０次回折光と、いわゆる回折光、すなわち直進以外の方向に進む偏向光となる高次回折光と、大別して２種類の回折光を生じる。一般的に０次回折光は高次回折光よりも強度が十分に強い。このため、回折構造２２に赤外光が入射して高次回折光が発生したとしても、図５に示すような強いコントラストが得られやすい。
当該光学部材２０における赤外光の入射光量に対する０次回折光の光量の比をＴ０とした場合、Ｔ０が７５％以上となるように回折構造２２が調整されるのが好ましい。なお、Ｔ０は７５％以上が好ましいが、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、９５％以上が最も好ましい。なお、この場合の「０次回折光」には反射０次回折光は含まれない。以下、赤外光について「０次回折光」といった場合には、透過光のうちの０次回折光を指す。なお、Ｔ０の代わりに、ヘイズ値を用いてもよい。その場合、光学部材２０の赤外光のヘイズ値は２５％未満が好ましく、１５％未満がより好ましく、１０％未満がさらに好ましく、５％未満が最も好ましい。なお、ヘイズ値としては、ＪＩＳ Ｋ ７１３６に記載されているように、試験片を通過する透過光のうち、前方散乱によって、入射光から０．０４４ｒａｄ（２．５°）以上それた透過光の百分率として求めてもよい。ＪＩＳ Ｋ ７１３６では直進透過光に対応する角度範囲が２．５°以内となっているが、後述の実施例にあるように、例えば１．５°以下のように２．５°より狭い角度範囲の透過光を直進透過光としてもよい。
また、光学部材２０は、図６に示すように、選択反射部１３の表面に溝を設けて凸部２２１の材料とするなど、選択反射部１３と回折構造２２とを一体形成してもよい。このようにすると、回折構造２２（より具体的には凸部２２１）から選択反射部１３へ入射する際の反射を低減でき、赤外光の直進透過率を高められる。
また、回折構造２２は、当該光学部材２０における赤外光の入射光量に対する高次回折光量の総光量の比をＴ１とし、Ｔ１’＝Ｔ１／（Ｔ０＋Ｔ１）×１００［％］とした場合、Ｔ１’が１０％以下となるよう調整されるのが好ましい。なお、Ｔ１’は１０％以下が好ましいが、５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。なお、上記の「高次回折光」には反射成分は含まれない。以下、赤外光について「高次回折光」といった場合には、透過成分のうちの０次以外の回折光、すなわち、１次回折光、２次回折光、３次回折光・・・を指す。
また、Ｔ１の測定の際に全ての透過光を測定するのではなく、所定の角度内に出射される光を測定することで光量密度の比較がしやすくなる場合がある。例えば、図７に示すように、回折構造２２の出射面における所定位置、例えば入射光の光軸中心から測定した、赤外光受光部３の有効領域３０１の端部までの該光軸とのなす角度をθ２とすると、角度θ２内に出射される回折光のみを対象にして、Ｔ１を測定してもよい。なお、回折構造２２の出射面の代わりに、光学部材２０の出射面を用いてもよい。このように透過光の角度を限定する場合であって、θ２として１０°以下とする場合、Ｔ１’は３％以下が好ましく、２％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。
また、一般に、高次回折光が発生し、回折構造２２により発生する高次回折光の数をＮとした場合、高次回折光の光量は１／Ｎに比例して小さくなる近似ができる。なお、発生する高次回折光の数Ｎは、散乱性を大きくできるので、１００以上が好ましく、１０００以上がより好ましい。また、一般に、高次回折光による回折角度を大きくしようとすると凹凸構造（格子ピッチ）を小さくできるので、素子面を視認した場合の均一性を上げることができる。したがって、回折構造２２単体による回折特性として、可視光の高次回折光の光量分布の半値全幅（以下、ＦＷＨＭ）は、５°以上が好ましく、１０°以上がより好ましく、２０°以上がさらに好ましい。
次に、散乱部１２に回折格子構造とは異なる凹凸面を用いる場合の例を説明する。図８（ａ）は、散乱部として反射部材に形成される凹凸面を有する光学部材の構成例を示す断面図である。なお、反射部材の凹凸面は母材となる基材（第１の基材３４ａ、第２の基材３４ｂなど）の凹凸面にならって得られてもよい。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す光学部材３０の要部の分解断面図である。図８（ａ）に示す光学部材３０は、反射散乱部３１を備える。また、反射散乱部３１は、反射部材である選択反射膜３３と、第１の基材３４ａと、第２の基材３４ｂとを含む。
本例の選択反射膜３３の視認側の表面（ＸＹ平面）は、凹凸面となっている。なお、本例の選択反射膜３３の反視認側の面も凹凸面となっている。また、選択反射膜３３から見て視認側（第１の側）に位置する第１の基材３４ａの当該選択反射膜３３と接している側の面および選択反射膜３３から見て反視認側（第２の側）に位置する第２の基材３４ｂの当該選択反射膜３３と接している側の面も凹凸面となっている。以下、選択反射膜３３の視認側の凹凸面を凹凸面３３１ａといい、選択反射膜３３の反視認側の凹凸面を凹凸面３３１ｂという場合がある。また、第１の基材３４ａの選択反射膜３３と接している側の凹凸面を凹凸面３４１ａといい、第２の基材３４ｂの選択反射膜３３と接している側の凹凸面を凹凸面３４１ｂという場合がある。
図８（ａ）に示す例では、選択反射部の反射部材として選択反射膜３３を有しているが、該選択反射膜３３の視認側の凹凸面３３１ａが、散乱部として作用する凹凸面に相当する。このような選択反射膜３３の凹凸面３３１ａは、例えば、一方の基材の表面（例えば、第１の基材３４ａの表面または第２の基材３４ｂの表面）に凹凸構造を形成して凹凸表面とし、該凹凸表面上に、略均一な膜厚ｈで誘電体多層膜を成膜（積層）することによって形成できる。なお、当該方法によれば、同時に選択反射膜３３の視認側だけでなく反視認側にも凹凸面３３１ｂを形成できるので、視認側だけでなく、反視認側からも可視光が入射された場合に着色が観察されるようにできる（図８（ａ）の可視光１０２ａ、可視光１０２ｂ参照）。
また、本例では、一方の基材の凹凸表面上に積層してできる選択反射膜３３の凹凸表面上に、さらに他方の基材を積層させている。このとき、当該他方の基材の選択反射膜３３側の凹凸面と、選択反射膜３３の該凹凸表面とは互いに嵌合する形状となっている。そのような基材の凹凸面をなす凹凸構造は、例えば、選択反射膜３３の凹凸表面の凹部に当該基材の材料（例えば、樹脂等）を充填させてもよい。ここで、第１の基材３４ａと選択反射膜３３と第２の基材３４ｂの積層状態としては、隙間が無い状態で近接して配されていればよい。具体的には、これらが互いに直接接している場合だけでなく、例えば、間に数十μｍ以内（１００μｍ以内）の膜厚の接着層や他の機能層として働く薄膜を含むなど間接的に接している場合も含む。なお、薄膜の機能は特に限定されない。以下、このような膜厚の合計が１００μｍ以内で間接的に接している場合も含めて、単に「接している」と表現する場合がある。
第１の基材３４ａは、可視光および赤外光に対して透過性を有していればよい。また、第２の基材３４ｂは、上記の基材１４と同様、少なくとも赤外光に対して透過性を有していればよい。なお、光学部材３０の反視認側も観察面とする場合、第２の基材３４ｂは、可視光および赤外光に対して透過性を有していればよい。
加えて、本例において選択反射膜３３の凹凸面と接する部材である第１の基材３４ａと第２の基材３４ｂは、少なくとも赤外域の対象波長帯において、略一致した屈折率を有しているとよい。ここで、屈折率が略一致する状態として、対象波長帯における２つの材料の屈折率差またはその平均値は、０．０５以下が好ましく、０．００５以下がより好ましい。以下、屈折率の一致性について上記と同様とする。
選択反射膜３３は、可視光を一定割合以上反射し、赤外光を一定割合以上透過するように構成されていればよい。選択反射膜３３は、例えば、誘電体多層膜やコレステリック相液晶フィルム等が挙げられる。ここで、誘電体多層膜は、金属や半導体材料を含んでもよく、この場合、半導体材料は赤外光に対する吸収が少ないものを用いればよく、金属材料は赤外光に対する透過率が低くならないように十分に薄くすればよい。
この構成により、可視光１０２ａ、１０２ｂに対して、傾斜した反射面を利用して大きな散乱が得られるとともに、赤外光１０１ａ、１０１ｂに対して、選択反射膜３３と接している両部材（第１の基材３４ａと第２の基材３４ｂ）の少なくとも凹凸構造部分（図８（ｂ）の３４２ａ、３４２ｂ参照）の屈折率が略一致していることから、大きく屈折することなく、光学部材３０の出射界面から出射される。これは、本構成が、赤外光に対して、入射口径内の位置の違いによる光路長差が生じないもしくは生じても小さく抑えられた構成となっているためである。
また、本例の第１の基材３４ａの凹凸面３４１ａおよび／または第２の基材３４ｂの凹凸面３４１ｂは、サンドブラスなどによって形成される粗面であってもよいが、滑らかな曲面（自由曲面、非球面、球面を含む）を多く有する形状がより好ましい。一般に、サンドブラストなどで形成した粗面は導関数が不連続な点を多く有する形状となり、例えば選択反射膜３３として誘電体多層膜を形成するような場合、該多層膜が一様の厚さで成膜できず所望の特性が出ないことがあるためである。
滑らかな曲面を多く含む凹凸構造３４２ａ、３４２ｂの例として、多数の微小な球面や非球面のレンズを配置したレンズアレイや、多数のプリズムを配置したプリズムアレイなどが挙げられる。なお、アレイ中のレンズもしくはプリズムは１種に限らず複数種であってもよく、また、これらは規則的に配置されていても不規則に配置されていてもよい。また、他の例として、サンドブラストなどによって形成される基材の粗面をフッ化水素酸などによってエッチングし、表面を滑らかにしたフロスト板の凹凸部や、そのようなフロスト板などの拡散素子の凹凸部を、基材の樹脂層などに転写してできる該樹脂層の凹凸部などが挙げられる。
また、選択反射膜３３として誘電体多層膜を形成する場合、多層膜の厚さが数μｍとなることがある。このため、誘電多層膜を基材の凹凸面上に成膜する際に、該基材の凹凸面を構成している個々の凹部の幅（当該凹部の底部を通って当該凹部の端点を結ぶ直線の平面方向の長さ）ｗが小さすぎると、各層を所望の厚さで成膜できない場合がある。したがって、第１の基材３４ａまたは第２の基材３４ｂのうち少なくとも一方の基材の凹凸面は、凹部の幅ｗが５μｍ未満の領域が、可視光が入射する有効領域全体の１０％未満であることが好ましく、有効領域内の全ての凹部の幅ｗが５μｍ以上であるとより好ましい。なお、当該凹凸面が凸部を含む場合には、凸部についても上記条件を満たしているとより好ましい。すなわち、凸部の幅ｗが５μｍ未満の領域が、可視光が入射する有効領域全体の１０％未満であるとより好ましく、有効領域内の全ての凸部の幅ｗが５μｍ以上であるとさらに好ましい。なお、凸部の幅ｗは、凹部の幅ｗの説明における凹部の底部を、凸部の頂き部と読み替えればよい。
なお、とくにことわりがない場合、凹凸面を構成している凹部は、凹頂点を含むが凸頂点を含まないもしくは凸頂点を境界部として含む領域であり、特に凸稜線で囲まれた領域である。また、凸部は、凸頂点を含むが凹頂点を含まないもしくは凹頂点を境界部として含む領域であり、特に凹稜線で囲まれた領域である。なお、凹部の底部といった場合、凹部の凹頂点だけでなく凹稜線も含まれる。また、凸部の頂き部といった場合、凸部の凸頂点だけでなく凸稜線も含まれる。また、凹凸構造の断面形状がＳＩＮカーブ状や自由曲面であったり、凹凸が多段となっている場合など、凹部と凸部の境界があいまいな場合は、断面の変曲点を該断面における凹部と凸部の境界としてもよいし、当該凹凸面を形成している凹凸構造に対して最小二乗平面を求め、その最小二乗曲面よりも下に位置する部分を凹部、上に位置する部分を凸部としてもよい。
また、図９（ａ）に示すように、成膜対象とされる基材の凹凸面をなす凹凸構造（図の例では凹凸構造３４２ｂ）が、複数の凹レンズ状のレンズ部３４３を隙間なく配置してなる凹レンズアレイの場合、レンズ部３４３の各々を凹部としてもよい。その場合、該凹凸面は凹部のみからなるとしてもよい。そのようにすれば、隣接するレンズ部３４３との境界部に相当するレンズ部３４３間の稜線３４５を基材上面から観察することで各凹部の幅ｗを求めることができる。ここで、図中の一点鎖線で囲った領域のようにレンズ部３４３の境界部に曲率が生じている場合、傾きが０となる位置を該境界部の頂点として、それら頂点群からなる稜線を基材上面から観察してもよい。図９（ａ）は、凹凸構造３４２ｂの一部を切り出して示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す凹凸構造３４２ｂを有する第２の基材３４ｂのＡ−Ａ’断面図である。
なお、凹凸面をなす凹凸構造は凸レンズ状のレンズ部３４３を隙間なく配置してなる凸レンズアレイであってもよい。その場合、レンズ部３４３の各々を凸部としてもよい。その場合、該凹凸面は凸部のみからなるとしてもよい。そのようにすれば、隣接するレンズ部３４３との境界部に相当するレンズ部３４３間の稜線３４５を基材上面から観察することで各凸部の幅ｗを求めることができる。なお、上述したようにレンズアレイは、規則的なものに限らずレンズ形状や配置に不規則性を有するものも含む。また、レンズ部３４３の代わりに、凸型のプリズムを配置してなる凸型のプリズムアレイや凹型のプリズムを配置してなる凹型のプリズムアレイの場合も、レンズアレイの場合と同様でよい。また、図９（ａ）に示す例では、成膜対象とされる基材の凹凸面をなす凹凸構造として、凹凸構造３４２ｂを例示しているが、凹凸構造３４２ａであってもよい。その場合、凹凸面３４１ａ側を上向きにして凸型／凹型を判断すればよい。
また、凹部の形状が閉じていない形状の場合、例えば、逆蒲鉾状や溝形状のように底部が伸長している場合には、いわゆる溝の幅（その伸長方向に垂直な方向の長さ）や、当該凹部の形状を楕円で近似した短軸方向の長さを、当該凹部の幅ｗとして求めてもよい。また、凹稜線が分岐しているような底部が２以上の方向に伸長する形状の場合には、分岐した先の各々で幅ｗを求めてもよいし、該凹部の形状を複数の多角形に分割して考え、各多角形において楕円近似して幅ｗを求めてもよい。また、底部をなす凹稜線が認められない場合や、閉じた形状であっても複雑な形状の場合、該凹部の形状を複数の多角形に分割して考え、各多角形において楕円近似して幅ｗを求めてもよい。
なお、凹凸面がサンドブラスト面のような粗面の場合の凹部および凸部並びにそれらの幅ｗについては、上記の限りではない。
また、意匠性の観点から、凹部および凸部の幅ｗが大きくなりすぎるとそれらが視認されるおそれがある。このため、凹部および凸部の各々において幅ｗの最小値は２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。なお、このとき、凹部の幅ｗに、底部が伸長している形状の伸長方向の長さや、楕円近似した場合の長軸方向の長さが含まれてもよく、凸部の幅ｗに、底部が伸長している形状の伸長方向の長さや、楕円近似した場合の長軸方向の長さが含まれてもよい。
また、本出願人は、幅ｗの値によって表面の視認状態が変わることを見出した。特にレンズアレイのように表面に複数個の凹面または凸面を有する構造の場合、幅ｗの平均値を約６０μｍとした場合、光学部材３０の表面には粒状感が見られたが、幅ｗの平均値を約３０μｍとした場合、光学部材３０の表面はなめらかな面として観察された。これは、幅ｗの平均値が約６０μｍの場合、凹部が直接目視で観察されないものの、目で解像される範囲で十分な平均化がなされず、凹部の傾斜に起因する反射率の角度依存性などに起因する面内の色分布が生じると考えられる。一方、幅ｗの平均値が約３０μｍの場合、凹部が目の解像度に対して十分に小さく、凹部の傾斜に起因する反射率の角度依存性が十分に平均化されなめらかな面として観察されると考えられる。上記は、レンズアレイにおける結果であるが、一般的な凹凸形状においても適応できると考えられる。したがって、表面の視認状態として均一なものが求められる場合、幅ｗの平均値は、６０μｍ未満が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。
ここで粒状感の評価としては、官能的評価が適用できるが、カメラなどの撮像装置を用いて評価してもよい。後者の場合、撮像条件として、レンズの開口数を光学部材の標準的な使用環境における人間の目の平均的な開口数に合わせるとよく、また、光学部材の標準的な視認距離において評価することが好ましい。さらに、撮像した画像を画像処理することで光学部材面内の色空間上の座標を求めることができるが、この際、人の目の平均的な解像度に合わせて、解像度内のピクセルの平均化処理を行ってもよい。そして、この画像の平面内の繰り返し周波数や平均値からの偏差を評価することで各粒状感を比較できる。画像処理としては、フーリエ変換などの処理を行ってもよい。また、評価基準として色差を用いる場合、後述する表１の値を用いて、面内の色差の標準偏差は、１３以下であればよく、６．５以下が好ましい。また、該標準偏差は、３．２以下が好ましく、１．６以下がより好ましく、０．８以下がさらに好ましく、０．４以下が最も好ましい。また、官能評価から判定基準を設ける場合でも、複数人による官能評価結果から統計的に閾値を決めてもよい。
次に、散乱部として機能する選択反射膜３３の凹凸面の傾斜角度αについて説明する。図１０は、散乱部として機能する選択反射膜３３の凹凸面（図中の例では凹凸面３３１ａ）の傾斜角度αと、可視光の反射散乱との関係を示す説明図である。なお、図１０は、該凹凸面として凹凸面３３１ａを例示しているが、反視認側も観察面とする場合は凹凸面３３１ｂも凹凸面３３１ａと同様とする。なお、その場合、可視光の経路が逆方向となる点に注意が必要である。
とくに、選択反射膜３３の凹凸面の傾斜角度αが大きくなると、選択反射膜３３の角度依存性により赤外光において意図しない反射光が生じたりするだけでなく、可視光においても反射散乱強度を低下させる要因になる場合がある。ここで、傾斜角度αの基準（０°位置）となる面は、基板の平面方向（ＸＹ平面）としてもよい。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、光線が照射される部分の傾斜角度αを示している。
例えば、図１０（ａ）に示すように、傾斜角度αが４５°を超える場合、当該選択反射膜３３により反射される可視光１０２は入射時の進行方向を前進させる方向の光となる（図中の白矢印参照）。当該選択反射膜３３により反射される可視光全体の中で、このような前方に反射される光の割合が大きいと、入射時の進行方向を後退させる方向である後方に反射される光の割合が相対的に小さくなる。後方に反射される光の割合が小さいと、当該光学部材３０の当該可視光の入射界面（出射界面でもある）に戻る光（反射光）の光量が低下したり、十分な散乱特性が得られないおそれがある。可視光に対する反射散乱が不十分な場合、当該光学部材３０の着色すなわちユーザから見える色が所定の色相からずれる、明度が低下する、などの問題が生じる。また、反射光の光量が低下すると当該光学部材３０の反視認側から出射される可視光の光量が大きくなり、赤外光に対する迷光が増える、などの問題も生じる。
また、図１０（ｂ）に示すように、傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）を超える場合、当該選択反射膜３３により反射される可視光１０２は、ａｓｉｎ（１／ｎｓ）以上の角度βで、当該選択反射膜３３の凹凸面に接している基材の出射界面３４６に至りやすい。ここで、ｎｓは該基材の屈折率を表している。なお、該基材の凹凸構造部分と出射界面を構成している部分が異なる材料の場合は、該基材において出射界面を構成している部分が空気との界面を形成するため、ｎｓとして該部分の屈折率を用いてもよい。
図１０（ｂ）に示すように、可視光１０２がａｓｉｎ（１／ｎｓ）以上の角度βで出射界面３４６に至ると、該出射界面３４６で全反射が起こるため、そのような可視光の割合が大きいと、上記の場合と同様、反射光の光量が低下したり、十分な散乱特性が得られないおそれがある。
したがって、選択反射膜３３の凹凸面は、可視光が入射する有効領域内において、傾斜角度αが４５°以内の領域が９０％以上であると好ましく、傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）以内となる領域が９０％以上であるとより好ましく、該有効領域内の全ての領域において傾斜角度αが４５°以内であるとさらに好ましく、該有効領域内の全ての領域において傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）以内であるとさらに好ましい。
また、上述した傾斜角度αは、選択反射膜３３の凹凸面の傾斜角度について規定するが、該選択反射膜３３の凹凸面の凹凸形状は、成膜対象とされる基材の凹凸面の凹凸形状が模されたものと見なせるため、上述した傾斜角度αの規定は成膜対象とされる基材の凹凸面にも適用可能である。なお、成膜対象とされる基材の凹凸面が上述した傾斜角度αの規定を満たしていれば、緩やかな傾斜部分が多くなり、均一な膜厚で選択反射膜３３を成膜しやすくなり好ましい。このとき、該基材の凹凸面をなす凹凸構造がレンズアレイのような一定の曲率半径が規定できる曲面を有するレンズ部を隙間なく配置した構成である場合、傾斜角度αに加えてもしくは傾斜角度αに代えて次のような条件を満たすと好ましい。
すなわち、レンズ部の曲率半径をＲとし、レンズ部の中心から最も離れた該レンズ部の境界部の頂点までの距離を該レンズ部の半径ｒとした場合を考える。このとき、該曲率半径Ｒと半径ｒの比ｒ／Ｒは、傾斜角度αが４５°以上に対応する数値γ以上が好ましく、傾斜角度αは、０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）以下に対応する数値ζ以下がより好ましい。ここで、ｒ／Ｒについて、数値γおよび数値ζはともに屈折率ｎｓに依存する。例えば、屈折率ｎｓが１．５１の場合、数値γは０．７１となり、数値ζは０．３５となる。より一般的な場合には、該レンズ部の傾斜はα＝ａｔａｎ［（ｒ／Ｒ）／｛１−（ｒ／Ｒ）２｝０．５］となり、出射界面での全反射の条件がｎｓｓｉｎβ＝１であることと、２α＝βの関係式により、ｒ／Ｒ＝ｔａｎ｛０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）｝／［１＋ｔａｎ２｛０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）｝］０．５により値を求められる。
また、着色性能の観点から、光学部材３０全体として、可視光の反射散乱角のＦＷＨＭは５°以上が好ましく、１５°以上がより好ましく、３０°以上がさらに好ましい。反射散乱角のＦＷＭＨが小さい場合、真珠のような光沢を帯びることがあるので、ＦＷＭＨを５°以上にすることで光沢を低減できる。また、光学部材３０全体として、可視光の対象波長帯のうちの特定の波長における、入射光量に対する反射散乱光の総光量の比は、５％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましい。このようにすることで当該光学部材３０の着色の明度を上げることができる。また、後述するように筐体部材と合わせて光学部材３０を用いる場合、反射散乱特性を筐体部材のそれと合わせるように調整してもよい。また、散乱部からの反射散乱角が大きい場合、隣り合う凹凸からの散乱光の重なりが大きくなることで粒状感の低減が期待できるため、この点においても反射散乱光のＦＷＨＭを大きいことが好ましい。
また、傾斜角度αの情報は第１の基材３４ａまたは第２の基材３４ｂのどちらか一方の基材を取りだし、それに対して光を入射し、その散乱特性を測定することでも得られる。例えば、図１０（ｃ）に示すように、片側の面が傾きαで傾斜しそれに対向する面の傾きが０°となる屈折率ｎｓの基材に対して検査光１０３を入射するとスネルの法則により、ｓｉｎα＝ｎｓｓｉｎγとなる角度γの方向に屈折される。一方、屈折した光線は対向する面に対して角度（α―γ）で入射するため、対向する面から出射する光線の角度をδとすると、ｎｓｓｉｎ（α―γ）＝ｓｉｎδとなる。以上により、δ＝ａｓｉｎ［ｓｉｎα×｛（ｎｓ ２−ｓｉｎ２α）０．５−ｃｏｓα｝］となる。したがって、基材の屈折率と凹凸面によって散乱される光の散乱特性を調べることで凹凸面の傾斜角度αの情報が得られる。
例えば、検査光１０３に対する該基材の屈折率ｎｓを１．５１とする場合、αが４５°とするとδは２６．３°となるため、基材に対して光を入射したとき２６．３°以上の角度で散乱される光線がある場合には、基材の凹凸面は４５°以上の傾斜を含むことになる。また、αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）＝２０．７°とすると、δは１０．９°となるため、基材に対して光を入射したとき１０．９°以上の角度で散乱される光線がある場合には、基材の凹凸面は０．５×ａｓｉｎ（１／ｎｓ）°以上の傾斜を含むことになる。
図１１は、赤外光の入射に対する、反射散乱部３１による透過成分の光量分布の角度依存性の例を示すグラフである。図１１において、横軸は透過成分の出射角度θ［°］を表し、縦軸は光強度を表している。なお、入射する赤外光はＺ方向に進行するものと考える。図１１に示すように、反射散乱部３１、より具体的には第１の基材３４ａ、選択反射膜３３および第２の基材３４ｂを透過する赤外光は、直進透過光と透過散乱光とに大別できる。上述したように、第１の基材３４ａ、選択反射膜３３および第２の基材３４ｂの複合作用により、当該光学部材３０に入射した赤外光に対して大きな直進透過光が得られる。
しかし、このとき選択反射膜３３の角度依存性によって透過光量の変調が発生したり、各凹凸構造が界面につくるエッジ部分によって散乱が生じる場合がある。したがって、本例では、上記のＴ０を、当該光学部材３０における赤外光の入射光量に対する直進透過光の光量の比としてもよい。その場合、Ｔ０は、光学部材２０の場合と同様、７５％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、９５％以上が最も好ましい。なお、Ｔ０の代わりにヘイズ値を用いても評価できる点は光学部材２０の場合と同様である。
また、本例では、当該光学部材３０を透過する赤外光のうち直進透過光以外の光を透過散乱光とした場合、上記のＴ１を、当該光学部材３０における赤外光の入射光量に対する透過散乱光の光量の総光量の比としてもよい。その場合、Ｔ１’＝Ｔ１／（Ｔ０＋Ｔ１）×１００［％］は、１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。また、本例においても、Ｔ１’は、赤外光について全ての透過光を測定するのではなく、赤外光を扱う装置の仕様に応じて、所定の角度内に出射される光を対象にして測定してもよい。
また、図示しないが、光学部材３０は反射散乱部を厚さ方向（Ｚ方向）に複数備えてもよい。この場合、視認される側から厚さ方向に進むに従って反射散乱光の総量が大きくなるように各反射散乱部を調整することもできる。例えば、このような反射散乱部を設けることで、散乱面が増えるため、より反射の拡散能を高められる。
次に、散乱部１２に反射部材の凹凸面を用いる場合の他の例を説明する。図１２（ａ）は、散乱部として反射部材の凹凸面を有する光学部材の他の構成例を示す断面図である。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す光学部材４０の要部の分解断面図である。図１２に示す光学部材４０は、反射散乱部４１と、第２の基材４４ｂとを備える。また、反射散乱部４１は、コレステリック相液晶層４３と、第１の基材４４ａとを含む。
本例のコレステリック相液晶層４３の視認側の表面（ＸＹ平面）は、凹凸面となっている。また、コレステリック相液晶層４３から見て視認側（第１の側）に位置する第１の基材４４ａの当該コレステリック相液晶層４３と接している側の面も凹凸面となっている。以下、コレステリック相液晶層４３の視認側の凹凸面を凹凸面４３１ａという場合がある。また、第１の基材４４ａのコレステリック相液晶層４３と接している側の凹凸面を凹凸面４４１ａという場合がある。
図１２（ａ）に示す例では、選択反射部の反射部材としてコレステリック相液晶層４３を有しているが、該コレステリック相液晶層４３の視認側の凹凸面４３１ａが、散乱部として作用する凹凸面に相当する。このようなコレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１ａは、例えば、当該凹凸面４３１ａと接する側となる基材（第１の基材４４ａ）の表面に凹凸構造を形成して凹凸面とし、該凹凸面を内側にして、一方の基材（第２の基材４４ｂ）との間にコレステリック相液晶層４３を挟持して形成できる。このとき、当該凹凸面４３１ａと接している基材（第１の基材４４ａ）の内側の凹凸面（凹凸面４４１ａ）と当該凹凸面４３１ａとは互いに嵌合する形状となっている。
なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、本例における反射部材に相当するコレステリック相液晶層４３においても、視認側だけでなく反視認側に凹凸面を有していてもよい。そのような場合には、コレステリック相液晶層４３の反視認側の凹凸面（凹凸面４３１ｂ）も、散乱部として作用する凹凸面に相当する。以下、コレステリック相液晶層４３の視認側と反視認側の両方に凹凸面を有する構成において、コレステリック相液晶層４３の反視認側の凹凸面を凹凸面４３１ｂといい、該凹凸面４３１ｂと接している第２の基材４４ｂの、該凹凸面４３１ｂと接している側の凹凸面を凹凸面４４１ｂという場合がある。このようなコレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１ｂは、例えば、当該凹凸面４３１ｂと接する側となる基材（第２の基材４４ｂ）の表面に凹凸構造を形成して凹凸面とし、該凹凸面を内側にして、一方の基材（第１の基材４４ａ）との間にコレステリック相液晶層４３を挟持して形成できる。このとき、当該凹凸面４３１ｂと接している基材（第２の基材４４ｂ）の内側の凹凸面４４１ｂと当該凹凸面４３１ｂとは互いに嵌合する形状となっている。
第１の基材４４ａは、可視光および赤外光に対して透過性を有していればよい。また、第２の基材４４ｂは、上記の基材１４と同様、少なくとも赤外光に対して透過性を有していればよい。なお、光学部材４０の反視認側も観察面とする場合、第２の基材４４ｂは、可視光および赤外光に対して透過性を有していればよい。
加えて、本例においてコレステリック相液晶層４３の凹凸面と接する部材である第１の基材４４ａとコレステリック相液晶層４３とは、少なくとも赤外域の対象波長帯において、略一致した屈折率を有しているとよい。なお、コレステリック相液晶層４３の両方の面が凹凸面の場合は、コレステリック相液晶層４３に代えて、光学部材３０の場合と同様に、該コレステリック相液晶層４３の凹凸面と接するもう一方の部材である第２の基材４４ｂと、第１の基材４４ａとが、少なくとも赤外域の対象波長帯において、略一致した屈折率を有していてもよい。なお、コレステリック相液晶層４３の屈折率は後述する平均屈折率でよい。
コレステリック相液晶層４３は、可視光を一定割合以上反射し、赤外光を一定割合以上透過するように構成されている。コレステリック相液晶は、液晶分子の螺旋構造により選択反射帯を有しており、その選択反射帯を可視域に設けることで、可視光のみを選択的に反射できる。
より具体的には、コレステリック相液晶層４３において、螺旋ピッチｐや、液晶の平均屈折率ｎｃを調整すればよい。一般に、コレステリック相液晶の選択反射波長λＲは、以下の式（１）で与えられる。
λＲ＝ｐ・ｎｃ ・・・（１）
したがって、上記の式（１）において、選択反射波長λＲが、選択反射させたい可視光の波長と同程度になるように、螺旋ピッチｐや液晶の平均屈折率ｎｃを調整すればよい。なお、螺旋ピッチｐの調整方法としては、配向制御の他、キラル剤のＨＴＰ（Helical Twisting Power）や濃度を調整する方法が挙げられる。
なお、図１２や図１３では１つのコレステリック相液晶層４３を備える例を示したが、コレステリック相液晶層は、単層に限られない。例えば、光学部材４０は、反射散乱部４１として、選択反射帯の異なるコレステリック相液晶層４３を複数（厚さ方向（Ｚ方向）に積層するように）備えていてもよい。このとき、第１の基材４４ａや第２の基材４４ｂを含むコレステリック相液晶フィルム等を複数積層してもよい。一例として、選択反射帯の中心が４３０ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍとなる３種類のコレステリック相液晶層もしくはコレステリック相液晶フィルムを積層してもよい。このような構成とすることで、広い帯域の可視光を反射散乱させつつ、赤外光を透過させることができる。
また、コレステリック相液晶には、螺旋の向きに対応した円偏光を反射する特徴があるため、図１４に示すように、コレステリック相液晶層４３の反視認側に、第２の選択反射部４６をさらに設けてもよい。そのように構成することで、両方の円偏光の光に対して反射散乱させることができる。
第２の選択反射部４６は、コレステリック相液晶層４３の選択反射帯を含む波長帯の可視光を一定割合以上反射して赤外光を一定割合以上透過するように構成されていればよい。第２の選択反射部４６は、例えば、ダイクロイックミラーのミラー層に用いられるような誘電体多層膜であってもよい。なお、第２の選択反射部４６は、コレステリック相液晶層４３を挟持している第２の基材４４ｂの反視認側に限らず、例えば、第２の基材４４ｂとコレステリック相液晶層４３の間などに設けられていてもよい。なお、複数のコレステリック相液晶層４３を備える場合には、コレステリック相液晶層４３ごとに当該コレステリック相液晶層４３に対応する第２の選択反射部４６を設けてもよい。または、最も反視認側にあるコレステリック相液晶層４３の反視認側に、複数のコレステリック相液晶層４３全ての選択反射帯を含む波長帯の可視光を反射して赤外光を透過する第２の選択反射部４６を設けてもよい。
例えば、コレステリック相液晶層４３として、右円偏光の可視光１０２ｃに対して選択反射を示すコレステリック相液晶を用いる場合、透過する左円偏光の可視光１０２ｄを第２の選択反射部４６で反射させる。このとき、第２の選択反射部４６で付加される位相差πにより、可視光１０２ｄは、右円偏光の光となってコレステリック相液晶層４３に再入射される。コレステリック相液晶層４３に再入射した右円偏光の可視光１０２ｄは、コレステリック相液晶層４３の螺旋構造により反射され、再び第２の選択反射部４６に入射する。そして、第２の選択反射部４６に再入射した右円偏光の可視光１０２ｄは、最終的に左円偏光の散乱光となって視認側の出射界面から出射される。また、右円偏光の可視光１０２ｃは、コレステリック相液晶層４３の入射界面にあたる凹凸面４３１ａによる反射・屈折と、コレステリック相液晶層４３内の螺旋構造による選択反射との複合作用によって、反射散乱される。このように、光学部材４０は、第２の選択反射部４６を備えることにより、左右の円偏光の可視光に対して反射散乱特性が得られる。
一方、赤外光１０１ａ、１０１ｂは、コレステリック相液晶層４３を透過する。本例においても、赤外光が第１の基材４４ａ、コレステリック相液晶層４３および第２の基材４４ｂを透過する際の光路長に、入射位置による変化が生じないまたは小さい構成となっているため、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂは、屈折することなく当該光学部材４０から出射される。このように、本構成においても、可視光に対して十分な反射散乱が得られるだけでなく、赤外光に対する散乱を大きく低減できる。
なお、本例の第１の基材４４ａの凹凸面４４１ａおよび第２の基材４４ｂの凹凸面４４１ｂについても、滑らかな曲面（自由曲面、非球面、球面を含む）を多く有する形状であれば液晶の配向性がよくなるため、より好ましい。
なお、他の点に関しては、本例と同じく、散乱部として反射部材に形成される凹凸面を有する例の１つである光学部材３０と同様でよい。
次に、反射散乱部１１にコレステリック相液晶を用いる場合の例を説明する。図１５は、反射散乱部としてコレステリック相液晶層を有する光学部材の例を示す構成図である。図１５に示す光学部材５０は、反射散乱部５１と、基材１４とを備える。また、反射散乱部５１は、コレステリック相液晶層５３を含む。
コレステリック相液晶層５３は、可視光を一定割合以上反射散乱し、赤外光を一定割合以上透過するように構成されている。例えば、コレステリック相液晶層５３は、当該層の面内に、配向軸の異なる複数の領域を有するコレステリック相液晶層でもよい。このようなコレステリック相液晶層５３は、例えば、選択反射帯を可視域に設定しつつ、コレステリック相液晶層を形成する際に液晶の配向処理を加えないことにより、形成できる。このような配向の乱れによって、設定した選択反射帯において反射散乱させることができる。
図１５に示すように、本例の光学部材５０は、反射散乱を示すコレステリック相液晶層によって、可視光１０２ａ、１０２ｂを反射散乱させ、赤外光１０１ａ、１０１ｂを透過させられる。
なお、本例においても、光学部材５０、より具体的には反射散乱部５１は、複数のコレステリック相液晶層を備えていてもよい。また、本例においても、図１４に示すように、光学部材５０は、コレステリック相液晶層５３の反視認側に設けてもよく、複数ある場合には各々のコレステリック相液晶層５３の反視認側や最も反視認側にあるコレステリック相液晶層５３の反視認側に、第２の選択反射部４６を設けてもよい。そのように構成することで、両方の円偏光の光に対して反射散乱させることができる。
次に、散乱部１２に微粒子含有樹脂を用いる場合の例を説明する。図１６は、散乱部として微粒子含有樹脂層を有する光学部材の例を示す断面図である。図１６に示す光学部材６０は、基材１４と、反射散乱部６１とを備える。また、反射散乱部６１は、散乱部としての微粒子含有樹脂層６２と、選択反射部１３とを含む。
微粒子含有樹脂層６２は、可視光および赤外光に対して透光性を有する樹脂材料をバインダーとして用い、該樹脂材料に、少なくとも可視域において該樹脂とは異なる屈折率を有する微粒子を均一に分散させたものであってもよい。
このとき、上述したように、微粒子の粒径や、微粒子とバインダーとなる樹脂材料との屈折率の比を調整することにより、可視光に対する散乱を大きくし、赤外光に対する散乱を小さくできる。例えば、樹脂に、赤外域の近傍に吸収帯を有する色素や顔料を含有する材料を添加することにより、可視域の対象波長域と赤外域の対象波長域との間に大きな屈折率差を生じさせることができる。このような樹脂と、微粒子とで赤外域の対象波長域の屈折率差が小さくなるまたは屈折率が略一致するように調整してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、可視光の反射散乱性が高く、かつ赤外光の直進透過性が高い反射散乱部を含む光学部材を提供できる。
なお、上記の各光学部材において、反射散乱部またはそれを支える基材の反視認側に、可視光を吸収して赤外光を透過する吸収部材や、可視光を反射して赤外光を透過する反射部材のいずれかを有していてもよい。
図１７（ａ）は、上記の吸収部材を備える光学部材の例を示す構成図であり、図１７（ｂ）は、上記の反射部材を備える光学部材の例を示す構成図である。
図１７（ａ）に示す例において、光学部材７０は、反射散乱部７１と、可視光を吸収して赤外光を透過する吸収部材７２とを備えている。
また、図１７（ｂ）に示す例において、光学部材７０は、反射散乱部７１と、可視光を反射して赤外光を透過する反射部材７３とを備えている。
反射散乱部７１は、例えば、上述した反射散乱部のいずれかでよい。
このような構成によれば、透過する可視光をさらに低減できる。また、吸収部材７２は、上記の光学部材が備える基材（例えば、基材１４、第２の基材３４ｂ、第２の基材４４ｂ等）によって実現されてもよい。すなわち、該基材が吸収剤等を含むことによって、吸収部材７２が構成されてもよい。
実施形態２．
次に、本発明の第２の実施形態を、図面を参照して説明する。図１８は、本発明の第２の実施形態にかかる光学装置の例を示す構成図である。
図１８に示す光学装置１００は、筐体４内に、赤外光発光部２および／または赤外光受光部３を有している。また、光学装置１００は、筐体４に設けられた開口部を覆うように光学部材１が設けられている。このような構成とすることにより、赤外光は、光学部材１を通して筐体４の外部へ受発光される。
光学装置１００は、例えば、赤外光を用いて画像を撮影するカメラ装置や、赤外光を用いて、物体の距離や近くの物体の有無を検出する距離センサ、近接センサなどの計測装置や、赤外光を用いて情報通信などを行う通信装置や、赤外光を用いて虹彩や指紋、静脈の認証などの生態認証などを行う認証装置といった赤外光を利用した光学装置である。
また、筐体４は、赤外光発光部２や赤外光受光部３以外の他の機能を発揮する機器を囲っていてもよい。
赤外光発光部２は、ランプなどに限らず、ＬＥＤやレーザ光源を用いたものでもよい。また、赤外光発光部２は、自身が赤外光を発光する機能を有するものに限らず、他で発光された赤外光を出力する送信部であってもよい。
また、赤外光受光部３は、フォトダイオードのような単一の受光素子に限らず、ＣＭＯＳセンサなどのように、画像情報を取得するものであってもよい。
光学部材１は、赤外光を透過し、可視光を反射散乱させる機能を有する赤外光透過フィルタであって、筐体４の外部から見た場合に着色されたように見えるようになっている。光学部材１は、例えば、第１の実施形態で示した光学部材１０〜７０のいずれかであってもよい。
また、光学部材１が筐体４の一部とともに視認される場合、光学部材１の周囲に配置される筐体部材と光学部材１との境界を視認し難くすることで、観察者に対して光学部材１の存在を認識し難くできる。光学部材１の視認性を低下させるため、光学部材１周囲の筐体部材と光学部材１との間の、可視光に対する反射散乱光の角度依存性や反射散乱光の総光量を合わせることが好ましい。
反射散乱光の角度依存性は、５°〜１５°のいずれかの角度における反射散乱光強度によって規格化し、当該角度から最大角度φまでの反射率の角度依存性を比較することで評価できる。入射角度が０°の場合、光の入射光と反射光の光路が同一になり、反射率を測定することが難しいため、０°を除く一定の角度が必要である。この場合、可視域の反射散乱光の平均値の角度依存性を評価できるが、例えば、色フィルタを用いることで特定の波長帯域の反射散乱光の角度依存性も評価できる。比較評価を行う最大角度φは３０°が好ましく、４５°がより好ましく、６０°がさらに好ましい。ここで、角度ψにおける光学部材１の反射散乱光の強度をＩｆ（ψ）、角度ψにおける筐体部材の反射散乱光の強度をＩｂ（ψ）とすると、（Ｉｆ（ψ）−Ｉｂ（ψ））／Ｉｂ（ψ）の値の絶対値は、０．２以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下がさらに好ましい。
このような色の比較は、例えばＣＩＥ１９７６（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）色空間を用いても評価できる。この色空間において、Ｌ＊は明度であり明るさの指標、ａ＊、ｂ＊はそれぞれａ＊方向は赤色、−ａ＊は緑色、ｂ＊は黄色、−ｂ＊は青色方向となり、色度の指標となる。また、彩度Ｃ＊＝（ａ＊２＋ｂ＊２）０．５である。これらの値は、ＣＩＥ ＸＹＺ表色系（ＪＩＳ Ｚ８７０１）から計算でき、計算式はＪＩＳ Ｚ ８７８１に記載される通りである。ＣＩＥ ＸＹＺ表色系は光学部材１の立体角反射率と等色関数、光源のスペクトルの積を波長で積分したものであり、所定の角度における反射率を求め、光源のスペクトルを仮定すればＸ，Ｙ，Ｚの値が定まり、これによってＬ＊，ａ＊，ｂ＊が求められる。以下は、標準光源としてとくにことわらない限りＤ６５を用いて各値を求める。
光学部材１と筐体部材との２つの材質のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊の差をΔＬ＊、ａ＊の差をΔａ＊、ｂ＊の差をΔｂ＊とした場合、色差ΔＥ＝（ΔＬ＊２＋Δａ＊２＋Δｂ＊２）０．５によって求められる。工業的には表１の指標を用いることが多い。また、以下ではΔＥ２＝（Δａ＊２＋Δｂ＊２）０．５と定義する。ΔＥ２は色度の情報のみを含むため、明度が問題にならない場合や、光学部材１と筐体部材の配置の違いにより照明状態が異なる場合にはΔＥ２を指標としてもよい。
Figure 2016117452
このように、筐体部材に隣り合って取り囲まれるように配置された光学部材１を認識させたくない場合、ΔＥ２は、６．５以下であればよく、３．２以下であれば好ましく、１．６以下であればより好ましく、０．８以下であればさらに好ましく、０．４以下であれば最も好ましい。また、ΔＥ２の代わりにΔＥを用いるとより厳密であり、筐体部材に隣り合って取り囲まれるように配置された光学部材１を認識させたくない場合、ΔＥは、６．５以下であればよく、３．２以下が好ましく、１．６以下がより好ましく、０．８以下がさらに好ましく、０．４以下が最も好ましい。なお、以上の議論において部材ごとに同一の光源を用いる前提としたが、筐体部材と光学部材１の間で照明のされ方が異なる場合、それを考慮してΔＥやΔＥ２を求めてもよい。また、上記のΔＥ、ΔＥ２は目の解像度より十分大きい面積における平均値として評価できる。この点で、粒状感などで観察される色差の偏差とは異なり、目の解像度と同程度の面積で評価できる場合、筐体部材に対するΔＥ、ΔＥ２の標準偏差の範囲として１３以下であってもよい。
このような構成であれば、赤外光の送信感度および／または受信感度を低下させずに、かつ筐体の開口部が黒色以外の色に着色されたように見える光学装置が得られる。
例１．
本例は、図２に示したような回折構造を利用した光学部材２０の一実施例である。まず、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる厚さ１ｍｍのガラス基板上に、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５からなる以下の表２に示す構成の多層膜を成膜した。なお、最上層のＳｉＯ２層は、後述する回折光学素子となる層として形成している。
Figure 2016117452
図１９は、本例の多層膜の透過率特性を示すグラフである。図１９に示すように、本例の多層膜は、可視域の光に対して低い透過率かつ、波長９００ｎｍ以上の光に対して高い透過率特性を示した。
次に、成膜した多層膜の最上層である第１層に、波長９１５ｎｍにおいてある一方向に±７４°、かつそれと直交する方向に±４９°の範囲で光が拡散するような回折光学素子を形成した。
すなわち、当該回折光学素子は、２段の凹凸形状を有し、深さが３００ｎｍとなるように形成されている。このようにして、多層膜上に深さ３００ｎｍのＳｉＯ２からなる回折光学素子を有する光学部材２０を作製できる。なお、ＳｉＯ２の赤外域（例えば、波長９５０ｎｍ）における屈折率は略１．４５である。
本例の光学部材２０の、分光器による透過光量の測定結果を図２０に示す。図２０に示すように、本例の光学部材２０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量（透過率）は８６．９％であった。なお、図２０に示す測定結果は、ガラス基板の多層膜を有する面と対向する面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、当該面における一般的な反射光の光量４．２％を考慮すると、ガラス基板の多層膜を有する面と対向する面に反射防止構造を付与した場合、本例の光学部材２０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９１．１％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は８．９％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材２０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。測定方法は次のとおりである。まず、作製した光学部材に波長９３８ｎｍのコリメート光を照射し、該光学部材から３ｃｍ離れた位置に置いたフォトダイオードにより、透過光の光量Ｔｔを測定した。このとき、フォトダイオードの開口は直径８ｍｍであり、フォトダイオードには０°から７．６°までの拡散光が入射する。次に、該光学部材から１５０ｃｍ離れた位置に置いたフォトダイオードにより、透過光の光量Ｔｐを測定した。このとき、フォトダイオードには０°から１．５°までの拡散光が入射する。これらの測定から、透過散乱光の割合として、（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、０．５３％となった。なお、図２０に示した分光器による測定結果から求めた散乱光の光量の最大とされた８．９％はこれよりも大きな値となっているが、これは、本測定が透過光として６°までの拡散光を測定しているからである。すなわち、回折光学素子の拡散角度が大きいことにより、相対的にフォトダイオードが検出する散乱光の光量密度は小さくなっている。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像に曇りがやや見られたが、画像からハロゲンランプ光源が視認できた。
また、本例の光学部材を、基材の回折光学素子が形成されている側である第１の側から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。
以上のようにして、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例２．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる厚さ０．７ｍｍのガラス基板であって凹凸面を有するガラス基板上に、例１と同様に、表２に示す構成の多層膜を成膜した。
基板の凹凸面は、図９に示すような不規則に配置された球面状の多数の凹型のレンズ部３４３を有する面である。各々のレンズ部３４３は、基準となるピッチ６０μｍのハニカム配置に対して頂点位置がピッチの２５％の半径内に位置するように配置されている。このような凹凸面は、ガラス基板の一方の面に対して、各々のレンズ部３４３の頂点位置に相当する位置に直径３μｍの初期開口を有するＭｏマスクをウェットエッチングすることにより形成した。当該凹凸面におけるレンズ部３４３の平均的な曲率半径は１００μｍであり、隣り合うレンズ部３４３の境界部分すなわち各々のレンズ部３４３の端部における平均的な傾斜角度は１８°と計算された。当該角度は、０．５×ｓｉｎ（１／１．５１）よりも小さい値となっている。また、本例の基材の凹凸面は、可視光が入射する有効領域内において、傾斜角度が０．５×ａｓｉｎ（１／１．５１）以内となる領域が少なくとも９７％以上となっている。なお、レンズ部３４３のｒ／Ｒの平均は０．３２である。また、素子の平面図は図９に類似の稜線を持つ構造として観察され、可視光が入射する有効領域内の全ての凹部の幅ｗが５μｍ以上であった。また、凹部の平均的な幅は約６０μｍとなっている。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填平坦化し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２０に示す。図２０に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は９０．２％であった。なお、図２０に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９８．５％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は１．５％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。なお、測定方法は第１の例の場合と同様である。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、２．１％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像に曇りがやや見られたが、画像からハロゲンランプ光源が視認できた。なお、曇りの程度は、第１の例に比べてやや大きかった。
また、本例の光学部材を、多層膜の凹凸面に対して樹脂が充填されている側（第１の側）から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。また、本例の光学部材を、多層膜の凹凸面に対して樹脂が充填されていない側（第２の側）から視認した場合も、当該光学部材は白色に観察された。
以上のようにして、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例３．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、例２と同様のガラス基板上に、例１と同様に、表２に示す構成の多層膜を成膜した。
基板の凹凸面は、第２の例と同様、平均的なピッチが６０μｍとなる球面状の多数の凹型のレンズ部３４３を有する面となっており、各々のレンズ部３４３の頂点位置が基準となるピッチ６０μｍのハニカム配置に対してピッチの２５％の半径内に位置するように不規則性を有している。このような凹凸面は、ガラス基板の一方の面に対して、各々のレンズ部３４３の頂点位置に相当する位置に直径３μｍの初期開口を有するＭｏマスクをウェットエッチングすることにより形成した。ただし、本例の凹凸面におけるレンズ部３４３の平均的な曲率半径は１４５μｍであり、隣り合うレンズ部３４３の境界部分すなわち各々のレンズ部３４３の端部における平均的な傾斜角度は１３°と計算された。当該角度は、０．５×ｓｉｎ（１／１．５１）よりも小さい値となっている。また、本例の基材の凹凸面は、可視光が入射する有効領域内において、傾斜角度が０．５×ａｓｉｎ（１／１．５１）以内となる領域が１００％となっている。なお、レンズ部３４３のｒ／Ｒの平均は０．２２である。また、素子の平面図は図９に類似の稜線を持つ構造として観察され、可視光が入射する有効領域内の全ての凹部の幅ｗが５μｍ以上であった。また、凹部の平均的な幅は約６０μｍとなっている。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填平坦化し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２０に示す。図２０に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は８９．７％であった。なお、図２０に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９８．０％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は２．０％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。なお、測定方法は第１の例の場合と同様である。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、０．５７％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像に曇りがやや見られたが、画像からハロゲンランプ光源が視認できた。なお、曇りの程度は、第１の例に比べてやや小さかった。
また、本例の光学部材を、多層膜の凹凸面に対して樹脂が充填されている側（第１の側）から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。また、本例の光学部材を、多層膜の凹凸面に対して樹脂が充填されていない側（第２の側）から視認した場合も、当該光学部材は白色に観察された。
以上のようにして、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例４．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる厚さ１．０ｍｍのガラス基板であって凹凸面を有するガラス基板上に、例１と同様に、表２に示す構成の多層膜を成膜した。
基板の凹凸面は、粒度が＃２４０の研磨剤をサンドブラストすることにより形成した。当該凹凸面は、様々なサイズの凹部や凸部からなっており、その一部には傾斜角度が０．５×ａｓｉｎ（１／１．５１）以上となる部位も観察された。
また、当該凹凸面を入射面として、該入射面の法線方向より波長４５０ｎｍの光を入射し基材から８５ｍｍの位置となる平面において散乱光の角度（反射散乱角）に応じた強度を計測したところ図２２のようになった。ここで、波長４５０ｎｍにおいて基材の屈折率は１．５３であり、δ＝ａｓｉｎ［ｓｉｎα×｛（ｎｓ ２−ｓｉｎ２α）０．５−ｃｏｓα｝］の関係式からα＝４５°に対応するδの値は２７．３°であるため、散乱光の強度分布から当該凹凸面は傾斜角度が４５°以上となる部位を含むことが分かる。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２０に示す。図２０に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は８５．２％であった。なお、図２０に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９３．５％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は６．５％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。なお、測定方法は第１の例の場合と同様である。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、３．９％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像からハロゲンランプ光源は視認可能だったが、画像の曇りは大きく視認性は低下していた。なお、曇りの程度は、第２の例に比べて大きかった。
また、本例の光学部材を、基材の凹凸面が形成されている側である第１の側から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。
以上のように、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例５．
本例は、図１５に示したような、反射散乱を示すコレステリック相液晶を利用した光学部材５０の一実施例である。
基板間のギャップが５μｍとなる配向処理をしていないガラスセルにコレステリック相液晶材料を注入し、選択反射帯の中心が５５０ｎｍとなるコレステリック相液晶層を形成（成膜）した。このようにして本例の光学部材５０を作製した。
形成されたコレステリック相液晶層は配向処理がなされていないため、面内に配向軸が異なる領域が生じ、設定された選択反射帯域において反射散乱を示す構成になっている。なお、形成された光学部材５０を、コレステリック相液晶層を挟持している基板の各々の側から視認すると、当該光学部材はいずれも緑色に観察された。
本例の光学部材５０の、分光器による透過光量の測定結果を図２１に示す。図２１に示すように、本例の光学部材５０の波長５５０ｎｍにおける透過光の光量（透過率）は反射散乱によって低くなっているのに対し、波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は高い値を示している。具体的には、波長９５０ｎｍにおける透過光量は９０．３％であった。なお、本例の光学部材５０においても、ガラスセルの両面に反射防止構造を設けていないため、約８％の反射が見込まれる。
以上のように、本例によれば、可視域の少なくとも一部の光を反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外光を透過する光学部材が得られた。
なお、本例の光学部材５０に、さらに可視光に対して反射または吸収特性を示し、赤外光を透過するミラーや吸収材料を設置してもよい。そのようにすれば、可視域の透過光がより少ない光学部材が得られる。
例６．
本例は、図１５に示したような、反射散乱を示すコレステリック相液晶を利用した光学部材５０の一実施例である。
基板間のギャップが５μｍとなる配向処理をしていないガラスセルにコレステリック相液晶材料を注入し、選択反射帯の中心が６２０ｎｍとなるコレステリック相液晶層を形成した。このようにして本例の光学部材５０を作製した。
形成されたコレステリック相液晶層は配向処理がなされていないため、面内に配光軸が異なる領域が生じ、設定された選択反射帯域において反射散乱を示す構成となっている。なお、形成された光学部材５０を、コレステリック相液晶層を挟持している基板の各々の側から視認すると、当該光学部材はいずれも橙色に観察された。
本例の光学部材５０の、分光器による透過光量の測定結果を図２１に示す。図２１に示すように、本例の光学部材５０の波長６２０ｎｍにおける透過光の光量は反射散乱によって低くなっているのに対し、波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は高い値を示している。具体的には、波長９５０ｎｍにおける透過光量は８９．１％であった。なお、本例の光学部材５０においても、ガラスセルの両面に反射防止構造を設けていないため、約８％の反射が見込まれる。以上の結果により、波長９５０ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
以上のように、本例によれば、可視域の少なくとも一部の光を反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外光を透過する光学部材が得られた。
なお、本例の光学部材５０に、さらに可視光に対して反射または吸収特性を示し、赤外光を透過するミラーまたは吸収材料を設置してもよい。そのようにすれば、可視域の透過光がより少ない光学部材が得られる。
例７．
本例は、図１５に示したような、反射散乱を示すコレステリック相液晶を利用した光学部材５０の一実施例である。
２つのガラス基板を基板間のギャップが５μｍとなるようにセル化する。この際、ガラス基板にはラビングなどの配向処理はしていない。このようなセルを３つ用意し、各々のセルにコレステリック相液晶材料を注入し、選択反射帯の中心が４３０ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍとなる３種類のコレステリック相液晶層を形成する。各コレステリック相液晶層は配向処理がなされていないため複数の配向軸を有する領域が生じ、各選択反射帯域において反射散乱を示す。
これらのコレステリック相液晶層を積層し、さらに上記の表１に示す構成の多層膜を成膜する。以上のようにして、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られる。
例８．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、例４と同様のガラス基板上に、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５からなる、表３に示す構成の多層膜を成膜した。これらを用いて計算される透過率スペクトルは図２３のようになる。なお入射側の媒質も基材と同一の屈折率分散の材料として計算した。
Figure 2016117452
基板の凹凸面は、フロスト加工によって形成されており、粒度が＃８００の研磨剤をサンドブラストし、両面のエッチング量合計が８５μｍとなるようにウェットエッチングすることにより形成した。
また、当該凹凸面を入射面として、該入射面の法線方向より波長４５０ｎｍの光を入射し基材から８５ｍｍの位置となる平面において散乱光の角度（反射散乱角）に応じた強度を計測したところ図２４のようになった。ここで、波長４５０ｎｍにおいて基材の屈折率は１．５３であり、δ＝ａｓｉｎ［ｓｉｎα×｛（ｎｓ ２−ｓｉｎ２α）０．５−ｃｏｓα｝］の関係式からα＝４５°に対応するδの値は２７．３°であるため、散乱光の強度分布から当該凹凸面は傾斜角度が４５°以上となる部位をほとんど含まないことが分かる。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填平坦化し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２５に示す。図２５に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量（透過率）は９１．２％であった。なお、図２５に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９９．５％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は０．５％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。なお、測定方法は第１の例の場合と同様である。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、０．７６％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像からハロゲンランプ光源は視認可能であった。
また、本例の光学部材を、基材の凹凸面が形成されている側である第１の側から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。
以上のように、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例９．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、例４と同様のガラス基板上に、例８と同様に、表３に示す構成の多層膜を成膜した。これらを用いて計算される透過率スペクトルは図２３のようになる。
基板の凹凸面は、フロスト加工によって形成されており、粒度が＃８００の研磨剤をサンドブラストし、両面のエッチング量合計が１１５μｍとなるようにウェットエッチングすることにより形成した。
また、当該凹凸面を入射面として、該入射面の法線方向より波長４５０ｎｍの光を入射し基材から８５ｍｍの位置となる平面において散乱光の強度を計測したところ図２４のようになった。ここで、波長４５０ｎｍにおいて基材の屈折率は１．５３であり、δ＝ａｓｉｎ［ｓｉｎα×｛（ｎｓ ２−ｓｉｎ２α）０．５−ｃｏｓα｝］の関係式からα＝４５°に対応するδの値は２７．３°であるため、散乱光の強度分布から当該凹凸面は傾斜角度が４５°以上となる部位をほとんど含まないことが分かる。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填平坦化し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２５に示す。図２５に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は９１．３％であった。なお、図２５に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９９．６％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は０．４％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。なお、測定方法は第１の例の場合と同様である。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、０．３２％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
次に、赤外光を検出可能なカメラを用いて暗室内で、本例の光学部材を通してハロゲンランプ光源を観察したところ、画像からハロゲンランプ光源は視認可能だった。
また、本例の光学部材を、基材の凹凸面が形成されている側である第１の側から視認すると、当該光学部材は白色に観察された。
以上のように、可視域では入射した光線が反射散乱し、９００ｎｍ以上の赤外域では入射した光線が透過する光学部材が得られた。
例１０．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０の一実施例である。まず、例２と同様のガラス基板上に、例８と同様に、表３に示す構成の多層膜を成膜した。
基板の凹凸面は、図９に示すような不規則に配置された球面状の多数の凹型のレンズ部３４３を有する面である。各々のレンズ部３４３は、基準となるピッチ３０μｍのハニカム配置に対して頂点位置がピッチの１０％の半径内に位置するように配置されている。このような凹凸面は、ガラス基板の一方の面に対して、各々のレンズ部３４３の頂点位置に相当する位置に直径３μｍの初期開口を有するＭｏマスクをウェットエッチングすることにより形成した。当該凹凸面におけるレンズ部３４３の平均的な曲率半径は４１μｍであり、隣り合うレンズ部３４３の境界部分すなわち各々のレンズ部３４３の端部における平均的な傾斜角度は２３°と計算され、当該角度は、０．５×ｓｉｎ（１／１．５１）＝２０°よりもやや大きい値となっている。なお、レンズ部３４３のｒ／Ｒの平均は０．３９である。また、素子の平面図は図９に類似の稜線を持つ構造として観察され、可視光が入射する有効領域内の全ての凹部の幅ｗが５μｍ以上であった。また、凹部の平均的な幅は約３０μｍとなっている。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。このようにして、本例の光学部材３０を作製した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２６に示す。図２６に示すように、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量（透過率）は９１．７％であった。なお、図２６に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で１００％となり得る。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、４．７％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
例１１．
本例は、図８に示したような、凹凸面を利用した光学部材３０と第１０の例の光学部材を積層したものの一実施例である。まず、例２と同様のガラス基板上に、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５からなる表４に示す構成の多層膜を成膜した。これらを用いて計算される透過率スペクトルは図２７のようになる。なお入射側の媒質も基材と同一の屈折率分散の材料として計算した。
Figure 2016117452
基板の凹凸面は、図９に示すような不規則に配置された球面状の多数の凹型のレンズ部３４３を有する面である。各々のレンズ部３４３は、基準となるピッチ３０μｍのハニカム配置に対して頂点位置がピッチの１０％の半径内に位置するように配置されている。このような凹凸面は、ガラス基板の一方の面に対して、各々のレンズ部３４３の頂点位置に相当する位置に直径３μｍの初期開口を有するＭｏマスクをウェットエッチングすることにより形成した。当該凹凸面におけるレンズ部３４３の平均的な曲率半径は４１μｍであり、隣り合うレンズ部３４３の境界部分すなわち各々のレンズ部３４３の端部における平均的な傾斜角度は表５のように計算される。なお、レンズ部３４３のｒ／Ｒの平均を同様に表５に示した。また、素子の平面図は図９に類似の稜線を持つ構造として観察され、可視光が入射する有効領域内の全ての凹部の幅ｗが５μｍ以上であった。また、凹部の平均的な幅は約３０μｍとなっている。
次いで、多層膜が形成された凹凸面を、波長９５０ｎｍにおいて屈折率が１．５１となる樹脂で充填平坦化し、対向するガラス基板によって該樹脂を封止した。次に、視認側を第１の反射散乱部として前述の反射散乱部を実施例１０の光学部材３０上に積層した。
本例の光学部材３０の、分光器による透過光量の測定結果を図２６に示す。図２６に示すように、本例の光学部材の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は９０．６％であった。なお、図２６に示す測定結果は、基材とされた２つのガラス基板の表面に対して反射防止加工をしていない構成の測定結果である。このため、これらの面における一般的な反射光の光量８．３％を考慮すると、２つのガラス基板に反射防止構造を付けた場合、本例の光学部材３０の波長９５０ｎｍにおける透過光の光量は最大で９８．９％となり得る。また、分光器に到達しない散乱光の光量は１．１％以下と計算される。
また、波長９３８ｎｍのレーザーダイオードを用いて、本例の光学部材３０の９３８ｎｍにおける透過光に対する透過散乱光の割合を測定した。測定結果から、透過散乱光の割合としての（Ｔｔ−Ｔｐ）／Ｔｔ×１００［％］を求めたところ、４．７％となった。以上の結果により、波長９３８ｎｍの光に対する直進透過率は、７５％以上と考えることができる。
ここで、例２、３、８〜１１を目視によって観察したところ例１０と例１１以外の光学部材において表面に粒状感が観察された。筐体部材は粒状感のない質感であったので、例１０と例１１が質感として筐体部材と近いものになっている。
また、例９〜１１の光学部材のＣＩＥ１９７６（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）色空間を測定したところ、表５のようになった。また、各光学部材とともに視認される筐体部材の色空間を測定したところ表５のようになった。これによりΔＥ、ΔＥ２を計算したところ表５のようになり、いずれも６．５以下となり、筐体部材に対して光学部材を視認させにくくすることができる。なお、例１０は、Ｌ＊が筐体部材よりも高くなっているが、これは反射総光量を調整することでＬ＊を下げることができる。なお、色空間の測定はＸ−ｒｉｔｅ社のＣｏｌｏｒ ｉ７を用いている。測定の際に、Ｃｏｌｏｒ ｉ７の保持具上に各光学部材を設置して測定しており、光源をＤ６５として色空間を計算している。
Figure 2016117452
また、反射散乱光の角度（反射散乱角）に応じた強度（散乱反射率）、すなわち散乱光の角度依存性を測定したものを図２８に示す。図２８は、１５°における反射散乱光の強度によって規格化をしており、最大測定角度を７０°としている。また、散乱反射率は、波長４１０〜７００ｎｍの光の平均値をとっている。ここで、（Ｉｆ（ψ）−Ｉｂ（ψ））／Ｉｂ（ψ）の値の絶対値を計算したところ、角度７０°以下の範囲において、例１０では０．０７、例１１では０．０３となった。例９の例も示しているが、例９の場合、相対的に低角度における反射散乱光の割合が多く、光沢感が出ていた。筐体部材は光沢感が少なかったので、例１０と例１１が質感として筐体部材と近いものになっている。
本出願は、２０１５年１月１９日出願の日本特許出願、特願２０１５−００７８８９に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明は、赤外光を利用する様々な装置に好適に利用できる。
１００ 光学装置
１０１ａ、１０１ｂ 赤外光
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ 可視光
１０３ 検査光
１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 光学部材
２ 赤外光発光部
３ 赤外光受光部
３０１ 有効領域
４ 筐体
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 反射散乱部
１２ 散乱部
１３ 選択反射部
１４ 基材
２２ 回折構造
２２１ 凸部
２２２ 凹部
３４ａ、４４ａ 第１の基材
３４ｂ、４４ｂ 第２の基材
３３ 選択反射膜
３３１ａ、３３１ｂ、３４１ａ、３４１ｂ 凹凸面
３４２ａ、３４２ｂ 凹凸構造
３４３ レンズ部
３４５ 稜線
３４６ 出射界面
４３、５３ コレステリック相液晶層
４３１ａ、４３１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ 凹凸面
４４２ａ、４４２ｂ 凹凸構造
４６ 第２の選択反射部
６２ 微粒子含有樹脂層
７２ 吸収部材
７３ 反射部材

Claims (18)

  1. 可視域の少なくとも一部の波長帯域の光を反射散乱し、赤外域の少なくとも一部の波長帯域の光を透過する反射散乱部を備え、
    赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光に対する直進透過率が７５％以上である
    ことを特徴とする光学部材。
  2. 前記反射散乱部は、
    可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を反射し、赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を透過する選択反射部と、
    前記選択反射部の、赤外光の入射側もしくは出射側であるとともに可視光が入射する側のうち予め定めた一方の側である第１の側に少なくとも設けられるとともに、可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を散乱させる散乱部とを含む
    請求項１に記載の光学部材。
  3. 前記散乱部が、可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を回折する回折構造を有する
    請求項２に記載の光学部材。
  4. 可視域の少なくとも前記一部の波長帯域の光に対する反射０次回折効率が３０％未満である
    請求項３に記載の光学部材。
  5. 前記散乱部が、前記選択反射部が有する反射部材の少なくとも前記第１の側表面に形成された凹凸面であり、
    前記反射部材の前記第１の側表面と接している第１の基材と、前記反射部材の前記第１の側ではない赤外光の入射側もしくは出射側である第２の側表面と接している第２の基材の、赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域における屈折率が略一致している
    請求項２に記載の光学部材。
  6. 前記散乱部が、前記選択反射部が有する反射部材の前記第１の側表面および前記第２の側表面の各々に形成された凹凸面であり、
    前記第１の基材および前記第２の基材の前記反射部材と接している側の表面の各々には、当該表面が接している側の前記反射部材の凹凸面と嵌合する凹凸形状の凹凸面が形成されている
    請求項５に記載の光学部材。
  7. 前記第１の基材の前記反射部材と接している側の表面または前記第２の基材の前記反射部材と接している側の表面の少なくとも一方には、当該表面が接している側の前記反射部材の凹凸面と嵌合する凹凸形状の凹凸面が形成されており、
    前記第１の基材または前記第２の基材に形成されている前記凹凸面の少なくとも一方は、複数の凸レンズもしくは複数の凹レンズを配してなるレンズアレイによって形成されている
    請求項５または請求項６に記載の光学部材。
  8. 前記第１の基材の前記反射部材と接している側の表面または前記第２の基材の前記反射部材と接している側の表面の少なくとも一方には、当該表面が接している側の前記反射部材の凹凸面と嵌合する凹凸形状の凹凸面が形成されており、
    前記第１の基材または前記第２の基材に形成されている前記凹凸面の少なくとも一方は、可視光が入射する有効領域内において、傾斜角度が４５°以内の領域が９０％以上である
    請求項５から請求項７のうちのいずれか１項に記載の光学部材。
  9. 前記第１の基材の前記反射部材と接している側の表面または前記第２の基材の前記反射部材と接している側の表面の少なくとも一方には、当該表面が接している側の前記反射部材の凹凸面と嵌合する凹凸形状の凹凸面が形成されており、
    前記第１の基材または前記第２の基材に形成されている前記凹凸面の少なくとも一方は、可視光が入射する有効領域内において、凹部の幅が５μｍ未満の領域が１０％未満である
    請求項５から請求項７のうちのいずれか１項に記載の光学部材。
  10. 前記選択反射部は、反射部材として、誘電体多層膜または選択反射帯が可視域に設定されているコレステリック相液晶層を有する
    請求項５から請求項９のうちのいずれか１項に記載の光学部材。
  11. 前記散乱部が、前記選択反射部の反射部材であるコレステリック相液晶層の少なくとも前記第１の側表面に形成された凹凸面であり、
    前記反射部材の前記第１の側表面と接している第１の基材と、前記コレステリック相液晶層の、赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域における屈折率が略一致している
    請求項２に記載の光学部材。
  12. 前記反射散乱部は、選択反射帯が可視域に設定されており、かつ面内に配向軸の異なる複数の領域を有するコレステリック相液晶層を有する
    請求項１に記載の光学部材。
  13. 前記反射散乱部の、赤外光の入射側もしくは出射側であるとともに可視光が入射する側のうち予め定めた一方の側である第１の側ではない方の側である第２の側に、可視光を反射して赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を透過する第２の反射部材または可視光を吸収して赤外域の少なくとも前記一部の波長帯域の光を透過する吸収部材を備えた
    請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項に記載の光学部材。
  14. 前記可視域は４００〜７５０ｎｍであり、前記赤外域は８００〜１０００ｎｍである
    請求項１から請求項１３のうちのいずれか１項に記載の光学部材。
  15. 赤外域の一部の波長帯域の光を発光する発光部、または、赤外域の一部の波長帯域の光を受光する受光部と、
    前記発光部または前記受光部を囲う筐体と、
    前記筐体の開口部に設けられる赤外光透過フィルタとを備え、
    前記赤外光透過フィルタが、請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項に記載の光学部材である
    ことを特徴とする光学装置。
  16. Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるａ＊の差をΔａ＊、ｂ＊の差をΔｂ＊としてΔＥ２＝（Δａ＊２＋Δｂ＊２）０．５としたとき、前記赤外光透過フィルタと、前記筐体の部材のうち少なくとも前記赤外光透過フィルタの周囲に隣り合って配置された部材と、によって得られる前記ΔＥ２が、６．５以下である請求項１５に記載の光学装置。
  17. Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊の差をΔＬ＊としたときの色差をΔＥとして、前記赤外光透過フィルタと、前記筐体の部材のうち少なくとも前記赤外光透過フィルタの周囲に隣り合って配置される部材と、によって得られる前記ΔＥが６．５以下である請求項１５または１６に記載の光学装置。
  18. 入射する可視光に対する反射散乱光の角度依存性を５°〜１５°のいずれかの角度における反射散乱強度によって規格化し、任意の角度ψにおける前記赤外光透過フィルタの反射散乱光の強度をＩｆ（ψ）、前記筐体の部材のうち少なくとも前記赤外光透過フィルタ周囲に隣り合って配置される部材の、前記角度ψにおける反射散乱光の強度をＩｂ（ψ）とするとき、
    少なくとも前記角度ψが３０°以内において（Ｉｆ（ψ）−Ｉｂ（ψ））／Ｉｂ（ψ）の値の絶対値が０．２以下である請求項１５から請求項１７のうちのいずれか１項に記載の光学装置。
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