JP2019056758A - 光学装置および光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】意匠性と赤外光に対する高い直進透過性とを維持しつつ、複雑な設計を伴わずに色再現範囲の広い光学装置およびそのための光学部材を提供する。【解決手段】本発明の光学部材（１０）は、可視域の少なくとも一部の波長帯域の光であって特定の色に対応する特定波長の光を反射散乱し、前記特定波長以外の光を吸収し、かつ赤外域の少なくとも一部の波長帯域の光を透過する吸収反射散乱部（１１）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％以上であり、可視光が入射すると、前記特定の色に着色されているように観察される。【選択図】図１

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、生体認証など、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、特定色の赤外光透過フィルタが所望される場合がある。例えば、携帯端末や車にセンサカメラとして設けられる光学装置を考えた場合、筐体に設けられる赤外センサ用の開口部が目立たないように、開口部に配される赤外光透過フィルタの色味を筐体色（ボディカラー）に合わせたいといった要望がある。携帯端末や車のボディカラーは多種に渡るため、多様な色味を容易に実現できる赤外光透過フィルタが所望されている。

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、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。

また、白色以外の色味を実現する赤外光透過フィルタの例が、特許文献３、４に記載されている。特許文献３に記載されている赤外光透過フィルタは、可視光を反射し、赤外光を透過する誘電体多層膜の第１の側（視認側）に、可視光を散乱させるための散乱部（凹凸面やコレステリック相液晶層など）を設けることにより、赤外光を透過させつつ、可視光を遮断するだけでなく、その可視光を反射散乱させることにより、第１の側から見ると可視光の受光領域が黒色以外の色（例えば、白色や緑色や橙色等）に着色されたように観察される赤外線透過フィルタを実現している。

また、特許文献４に記載されている赤外光透過フィルタは、基材の一方の面上に、赤外光を透過させるとともに可視光を反射および透過させる誘電体多層膜を備え、該誘電体多層膜から反射された可視光によって任意の外観色を実現している。さらに、特許文献４には、基材の一方の面を梨地状に加工し、その上に誘電体多層膜を備えることにより、反射光に散乱成分を持たせて外観色に真珠調の質感を付与する（反射色の発色を良くする）構成や、誘電体多層膜の機器内面側に赤外光を透過しかつ可視光の透過を阻止する赤外透過黒色印刷層９１を設ける構成等も記載されている。

また、特許文献５には、背景が見えるのを防止するために、ミラーコート層の上に、可視光の一部を吸収し、赤外光を透過する色材層を設けた構成の赤外光透過フィルタが記載されている。

特開２０１４−７１２９５号公報 特開２０１０−７２６１６号公報 国際公開２０１６／１１７４５２号 特許第４１２２０１０号明細書 特許第４６２７６１０号明細書

しかし、特許文献１、２に記載された方法は、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部感度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、像がぼけるなどの解像度低下の原因となり、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。

なお、特許文献３に記載された方法によれば、赤外光の直進透過率を十分に保ちつつ、可視光の反射散乱性が高い赤外線透過フィルタを実現できる。しかし、誘電体多層膜の反射光だけで様々な色味を実現しようとすると、色味毎に、誘電体多層膜を設計し直さなければならず、容易ではない。また、可視光の反射散乱性が低い波長域の透過を防ぐ対策が必要となる。

特許文献４、５に記載された方法も誘電体多層膜の反射光だけで色味を実現する構成という点で、特許文献３と同様の問題が生じる。また、誘電体多層膜の鏡面反射色を視認する場合、色味が視野角により異なるといった問題が生じる。なお、特許文献４には、フィルタ特性の向上のため（すなわち、背景を見えなくするために）、可視光の入射側からみて誘電体多層膜の背面側に可視光の透過を防ぐ赤外透過黒色印刷層９１を設ける構成が記載されているが、あくまで質感の付与や発色の向上のためであり、それによって色の再現範囲が変化するものではない。なお、特許文献５に記載の色材層もその点同様である。

本発明は、上記課題に鑑みて、意匠性と赤外光に対する高い直進透過性とを維持しつつ、複雑な設計を伴わずに色再現範囲の広い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、簡易な設計で、可視光のうち所望の色味を発現する特定波長の光にのみ反射散乱性が高く、かつ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であって特定の色に対応する特定波長の光を反射散乱し、前記特定波長以外の光を吸収し、かつ赤外域の少なくとも一部の波長帯域の光を透過する吸収反射散乱部を備え、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％以上であり、可視光が入射すると、前記特定の色に着色されているように観察されることを特徴とする。

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、上記の光学部材であることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な設計で、可視光のうち所望の色味を発現する特定波長の光にのみ反射散乱性が高く、かつ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、意匠性と赤外光に対する高い直進透過性を維持しつつ、複雑な設計を伴わずに色再現範囲の広い光学装置を提供できる。

第１の実施形態の光学部材の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 凹凸構造３４２の例を示す説明図である。 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る。 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。 光学部材３０の製造方法の例を示す説明図である。 光学部材３０の製造方法の他の例を示す説明図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 光学部材の他の例を示す構成図である。 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る。 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。 光学部材の他の例を示す構成図である。 第２の実施形態の光学装置の例を示す構成図である。 ３種の着色樹脂材料の透過率特性を示すグラフである。 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。 実施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。

実施形態１．
次に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。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、観察者に対して特定の色味を発現しつつ、装置内部に対しては、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、可視光のうち特定波長の光のみを反射散乱させることにより、少なくとも視認側として定めた第１の側から見ると、可視光の受光領域が所定の色に着色されたように観察される。なお、観察される色は、単色に限らず、例えば、斑模様や迷彩のような領域毎に異なる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場合があるが、所望の色が観察される面（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、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、特定可視光吸収部１５とを備えている。

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。また、光学部材１０が車等に設けられる場合には、基材１４は、石飛び等の衝撃に対して割れるのを防止するため、衝撃耐性を有する樹脂基板でもよい。

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、任意の媒質界面（特に反射部材）に設けられる凹凸面や、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、回折構造等が挙げられる。

例えば、散乱部１２が任意の媒質界面に形成される凹凸面である場合、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である場合、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が回折構造である場合、回折構造での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が微粒子含有樹脂層である場合、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４００ｎｍ〜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。ただし、可視光については対象波長帯を特に限定しなくても後述する特定可視光吸収部１５により色味を調整できる。以下、とくにことわりがなく説明する場合、可視域は波長４００ｎｍ〜７８０ｎｍであり、赤外域は近赤外領域とされる波長７８０ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に波長８００ｎｍ〜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。

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、凹凸面や回折構造等）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、選択反射部１３と散乱部１２との間に別の機能層が設けられるなど、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実現される場合、該距離は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。

本実施形態において、散乱部１２は、選択反射部１３の視認側（少なくとも第１の側）に設けられていればよい。また、特定可視光吸収部１５は、散乱部１２の視認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と特定可視光吸収部１５とは、視認側から見て、特定可視光吸収部１５、散乱部１２、選択反射部１３の順に設けられていればよい。

特定可視光吸収部１５は、入射する可視光の一部であって、人間が所望の色味を認識するための特定波長の光吸収率がそれ以外の波長域の光吸収率に比べて低い。

特定可視光吸収部１５は、例えば、樹脂材料に着色材料を含有した着色樹脂材料であってもよい。樹脂材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン（ＣＯＰ）などの熱可塑性樹脂や、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の熱硬化性樹脂、アクリルやエポキシなどのエネルギー線硬化性樹脂を用いることができる。

熱硬化性樹脂やエネルギー線硬化性樹脂を用いる場合には、オリゴマーやモノマーなどの重合前駆体化合物（以下、重合性化合物とも呼ぶ）の段階で、着色材料を添加し、その後硬化すればよい。これらの中でも、成形性の観点から実質的に溶剤を含まない、エネルギー線硬化性樹脂が好ましく用いられる。エネルギー線硬化樹脂を用いることで、カバー基材を被せて硬化することが可能になるため、着色樹脂材料の表面の平坦度を高くすることができる。

エネルギー線硬化樹脂としては、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂等が挙げられる。このような重合性化合物としては、重合反応により硬化して硬化物となるような成分であれば、特に制限なく使用可能である。例えば、ラジカル重合型の硬化性樹脂、カチオン重合型の硬化性樹脂、ラジカル重合型の硬化性化合物（モノマー）が特に制限なく使用可能である。これらの中でも、重合速度や後述する成形性の観点から、ラジカル重合型の硬化性化合物（モノマー）が好ましい。ラジカル重合型の硬化性樹脂としては、（メタ）アクリロイルオキシ基、（メタ）アクリロイルアミノ基、（メタ）アクリロイル基、アリルオキシ基、アリル基、ビニル基、ビニルオキシ基等の炭素−炭素不飽和二重結合を有する基を有する樹脂等が挙げられる。

紫外線硬化を行う場合は、光重合開始剤を用いることが好ましく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類およびチオキサントン類などから適宜選択される光重合開始剤が好ましく用いられる。光重合開始剤は、１種または２種以上を組み合わせて使用できる。光重合開始剤の量は、重合性組成物の全体量に対して０．０１質量％〜５質量％とすることが好ましく、０．１質量％〜２質量％とすることが特に好ましい。本実施の形態においては、重合性化合物は、特に限定されるものではないが、エトキシ化o-フェニルフェノールアクリレート、メタクリル酸２‐(パーフルオロヘキシル)エチル、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、トリシクロデカン（メタ）アクリレート、トリシクロデカンメタノール（メタ）アクリレート、トリシクロデカンエタノール（メタ）アクリレート、１‐アダマンチルアクリレート、１‐アダマンチルメタノールアクリレート、１−アダマンチルエタノールアクリレート、２‐メチル‐２‐アダマンチルアクリレート、２‐エチル‐２‐アダマンチルアクリレート、２‐プロピル‐２‐アダマンチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレートなどの単官能化合物や、９，９‐ビス[４‐(２‐アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３‐ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４‐ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、イソボニルジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジエタノールジ（メタ）アクリレート、アダマンタンジアクリレート、アダマンタンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートなどの二官能化合物や、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどの三官能化合物、ペンタエリスルトールテトラ（メタ）アクリレートなどの四官能化合物、ジペンタエリスルトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの六官能化合物等が挙げられる。

重合性化合物は１種類または２種類以上を含んでいても構わない。単官能化合物のみを用いる場合は、成形後の離型時に凝集破壊を起こす場合があるので、二官能以上の多官能化合物を含むことが好ましい。重合性化合物組中における多官能化合物は１重量％以上９０重量％以下であることが好ましく、さらに１０重量％以上８０重量％以下であることが好ましい。多官能化合物の量が１重量％未満の場合は、凝集破壊を改善できる効果が不十分であり、９０重量％を超える場合には、重合後の収縮が大きく問題になる場合がある。

また、上記の炭素−炭素不飽和二重結合を有する官能基以外にエポキシ基のような開環反応を起こす重合性化合物も用いることができる。このような化合物は重合収縮が小さいため、成形型により精密成形を可能にするだけでなく、反りを低減することができる。特に例示はしないが、この場合にも、単官能化合物のみでは、成形後の離型時に凝集破壊を起こす場合があるので、ニ官能以上の多官能化合物を含むことが好ましい。重合性化合物組中における多官能化合物は１重量％以上９０重量％以下であることが好ましく、さらに１０重量％以上８０重量％以下であることが好ましい。

着色材料は、上述した樹脂材料に溶解した染料であってもよいし、樹脂材料に分散した有機顔料であってもよい。耐久性や光沢感などの要求に応じ適宜選択することができる。

有機顔料としては、参考文献１（相原次郎、大倉研監修、「機能性顔料の技術と応用展開」，株式会社シーエムシー出版，２００４年９月，ｐ．２４６）に記載の顔料を適宜用いることができる。その際、観測される色味を調整する目的で、複数の顔料を樹脂材料に添加することができる。

ここでは赤緑青の３色について、着色材料を例示する。

赤色着色材料としては、アントラセン系、ジケトピロロピロール系、キナクリドン系、アゾ（ビスアゾ）系、キサンテン系、ペリレン系、アントラキノン系などの着色材料を用いることができる。

ジケトピロロピロール系としては、pigment red 254、pigment red 255、pigment red 256、pigment red 270、pigment red 272、pigment orange 71、pigment orange 73等が挙げられる。キナクリドン系としては、pigment red 122、pigment red 202、pigment red 206、pigment red 207、pigment red 209、pigment orange 48、pigment orange 49等が挙げられる。アゾ（ビスアゾ）系としては、pigment red 17、pigment red 21、pigment red 22、pigment red 23、pigment red 31、pigment red 32、pigment red 37、pigment red 38、pigment red 60、pigment red 112、pigment red 114、pigment red 144、pigment red 146、pigment red 150、pigment red 166、pigment red 187、pigment red 188、pigment red 214、pigment red 220、pigment red 221、pigment red 253、pigment red 266、pigment red 268、pigment red 269などが挙げられる。キサンテン系としては、pigment red 81、pigment red 169等が挙げられる。ペリレン系としては、pigment red 123、pigment red 149、pigment red 178、pigment red 179、pigment red 190、pigment red 224、pigment red 242などが挙げられる。アントラキノン系としては、pigment red 168、pigment red 177、pigment red 216等が挙げられる。

緑色着色材料としては、フタロシアニン系、ナフトキノン系、アントラセン系、トリアリールメタン系などを用いることができる。また、黄色着色材料と青色着色材料を配合することで緑色としてもよい。

フタロシアニン系としては、pigment green 7、pigment green 36、pigment green 58などが挙げられる。ナフトキノン系としては、pigment green 8等が挙げられる。アントラセン系としては、pigment green 47、pigment green 54等が挙げられる。トリアリールメタン系としては、pigment green 1、pigment green 4等が挙げられる。

青色着色材料としては、トリアリールメタン系、フタロシアニン系、アントラキノン系などが挙げられる。

トリアリールメタン系としては、pigment blue 1、pigment blue 9、pigment blue 24、pigment blue 56、pigment blue 61などが挙げられる。フタロシアニン系としては、pigment blue 15、pigment blue 16などが挙げられる。アントラキノン系としては、pigment blue 60などが挙げられる。

顔料は、特定可視光吸収部１５での赤外光に対する散乱を抑制するため、ある一定以下の粒径であることが好ましい。参考文献２（Bruce M. Novak, "Hybrid Nanocomposite Materials - Between Inorganic Glasses and Organic Polymers", Advanced materials, vol.5 Issue.6, 1993, p.422）によると、顔料の体積分率をＶｐ［％］、光路長をχ［ｎｍ］、顔料の半径をｒ［ｎｍ］、波長をλ［ｎｍ］、顔料の屈折率をｎ_ｐ、樹脂材料の屈折率をｎ_ｍとした場合、透過率（Ｉ／Ｉ_Ｏ）は以下の式（１）のように表される。

式（１）によると、例えば、Ｖｐ＝５％、χ＝１００００ｎｍ、λ＝９４０ｎｍ、ｎ_ｐ＝１．７、ｎ_ｍ＝１．５２と仮定すると、顔料の粒径（半径の２倍）と透過率の関係は以下の表１のようになる。

したがって、不必要な散乱を有さない光学部材１０を得るためには、顔料の粒径は５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましい。顔料等の粒子の粒径は、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置で測定することができる。なお、ここでいう粒径とは、メディアン径のことである。

特定可視光吸収部１５をなす着色樹脂材料の膜厚は特に制限ないが、散乱部１２が凹凸面によって実現される場合、該凹凸面のｓａｇが３〜２０μｍであると仮定し、該膜厚は、１０〜５０μｍが好ましい。これは、着色樹脂材料が１０μｍより薄い場合、凸部上の着色樹脂材料の厚みが薄くなるため、色ムラになるおそれがあるためである。また、着色樹脂材料が５０μｍより厚い場合、赤外領域において不必要な吸収や散乱が生じるおそれがあるため、好ましくない。

樹脂材料中における着色材料の割合（含有率）は、添加する着色材料の重量あたりの吸収の大きさとバインダーとなる樹脂材料の厚みとに依存するが、通常１重量％から２０重量％である。１重量％より少ないと、所望の色が発現しないため好ましくない。また、２０重量％より多いと、着色材料自体の屈折率により着色樹脂材料の屈折率が影響を受ける。その結果、例えば、特定可視光吸収部１５と基材１４とに屈折率差が生じて、赤外光の直進透過率が低下するおそれがあるため好ましくない。

以下、散乱部１２と選択反射部１３と特定可視光吸収部１５とを併せて、吸収反射散乱部１１という場合がある。この場合、吸収反射散乱部１１は、可視光のうち特定波長の光を一定割合以上反射散乱させ、かつ可視光のうち特定波長以外の光を一定割合以上かつ特定波長の光よりも多く吸収し、かつ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の第１の側から＋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の第１の側から＋ｚ方向で光学部材１０に入射してもよいし、第２の側から−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、その一部が特定可視光吸収部１５で吸収され、残った光が散乱部１２および選択反射部１３によって反射散乱される。このとき、可視光１０２のうち特定可視光吸収部１５の吸収帯とされた波長以外の光（上記の特定波長の光）の多くの成分は、特定可視光吸収部１５で吸収されることなく、散乱部１２および選択反射部１３によって反射散乱される。一方、可視光１０２のうち特定可視光吸収部１５の吸収帯とされた波長の光は、その多くの成分が、入射した際と反射後の２回にわたって特定可視光吸収部１５で吸収される。このため、光学部材１０は、少なくとも第１の側から見ると、特定可視光吸収部１５の吸収特性に応じて特定の色に着色して見える。図１の矢印１０２１は、入射した可視光１０２のうち、特定可視光吸収部１５で吸収されずに反射散乱されて出射する特定波長の光を表している。

また、光学部材１０に赤外光１０１ａが入射すると、該赤外光１０１ａは特定可視光吸収部１５で一部吸収されたり散乱部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で一部散乱されたり特定可視光吸収部１５で一部吸収されるが、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のうち特定波長以外の光は、特定可視光吸収部１５でその多くが吸収され、可視光１０２のうち特定波長の光１０２１は、特定可視光吸収部１５および散乱部１２を透過して選択反射部１３に反射される。このとき、特定波長の光１０２１が、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、可視光１０２のうち特定波長以外の光を吸収しつつ、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに比べて可視光１０２のうち反射光となって出射される特定波長の光１０２１に対する散乱を大きくできる。また、後述するように散乱部１２として選択反射部１３の凹凸面を用いる場合、該凹凸面を利用して大きな散乱が得られる。これは、可視光１０２（特に、特定波長の光１０２１）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のうち特定波長以外の光を吸収し、かつ特定波長の光１０２１を散乱反射させつつ、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。

なお、図２（ａ）に示すように、光学部材１０は、吸収反射散乱部１１が２つの基材１４（基材１４ａ、１４ｂ）に挟持される構成であってもよい。また、図２（ｂ）に示すように、第２の側（図中の−ｚ方向）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（散乱部１２ａ、１２ｂ）が設けられ、それらの外側にそれぞれ特定可視光吸収部１５（特定可視光吸収部１５ａ、１５ｂ）が設けられていてもよい。そのような場合、第１の側および第２の側のいずれも視認側であるとして、第１の側および第２の側のそれぞれから見て、特定可視光吸収部１５、散乱部１２、選択反射部１３の順に設けられればよい。このとき、特定可視光吸収部１５が基材１４の代わりを担ってもよい。

以下、光学部材１０のより具体的な構成例をいくつか説明する。

まず、選択反射部１３の凹凸面を利用して散乱部１２を実現する例を説明する。図３（ａ）は、選択反射部の凹凸面を利用して散乱部１２を実現する光学部材３０の構成例を示す模式断面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す光学部材３０の要部の分解断面図である。図３に示す光学部材３０は、基材３４と、選択反射膜３３と、着色樹脂材料層３５とを備える。本例の選択反射膜３３の少なくとも第１の側には凹凸面３３１が形成されている。また、選択反射膜３３に接する２つの部材、すなわち基材３４および着色樹脂材料層３５の選択反射膜３３側の面にも、互いに略嵌合する形状の凹凸面３５１、３４１が形成されている。

本例では、選択反射膜３３が選択反射部１３に相当する。また、選択反射膜３３の凹凸面３３１が散乱部１２に相当する。また、着色樹脂材料層３５が特定可視光吸収部１５に相当する。なお、本例では、凹凸面３３１を有する選択反射膜３３と着色樹脂材料層３５とを併せて、吸収反射散乱部３１と呼ぶ。また、選択反射膜３３の凹凸面３３１と接する部材であって、対向側に平坦な面を有する部材を凹凸充填部材とも呼ぶ。図３に示す例では、基材３４と着色樹脂材料層３５とが凹凸充填部材に相当する。

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。

選択反射膜３３の凹凸面３３１は、例えば、基材３４の表面に凹凸構造３４２を形成して得られる凹凸面３４１上に、略均一な膜厚ｈで選択反射膜３３（誘電体多層膜等）を成膜（積層）することによって得られる。すなわち、該凹凸面３３１は、基材３４の凹凸面３４１にならって形成されてもよい。

さらに、本例では、選択反射膜３３の凹凸面３３１上に、対向表面（視認側表面）が略平坦な着色樹脂材料層３５を備える。また、着色樹脂材料層３５の選択反射膜３３側の表面には、選択反射膜３３の凹凸面３３１（さらには基材３４の凹凸面３４１）と嵌合する形状の凹凸構造３５２が形成されている（図３（ｂ）中の斜線網かけ部分参照）。そのような着色樹脂材料層３５の凹凸構造３５２は、例えば、選択反射膜３３の凹凸面３３１の凹部に着色樹脂材料層３５の材料である着色樹脂材料を充填させることで形成できる。

ここで、基材３４と選択反射膜３３と着色樹脂材料層３５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。

基材３４は、上述した基材１４と同様である。また、着色樹脂材料層３５は、上述した特定可視光吸収部１４の機能を有していればよい。すなわち、着色樹脂材料層３５は、赤外光に対して高い透過性を有するとともに、人間が所望の色味を認識するための特定波長の光吸収率がそれ以外の波長域の光吸収率よりも低くなるような機能（吸収帯）、すなわち光吸収係数の波長依存性を有していればよい。なお、着色樹脂材料層３５の吸収帯波長は、含有させる顔料等で適宜調整可能である。

図３に示す例において、基材３４と着色樹脂材料層３５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する。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、０．０３以下がより好ましく、０．０１以下がさらに好ましく、０．００５以下が特に好ましい。このとき、着色樹脂材料層の屈折率としては平均屈折率を用いてもよいし、着色樹脂材料層に使用した樹脂材料の屈折率を用いることもできる。以下、屈折率の一致性について上記と同様とする。

このような構成により、可視光１０２のうちの特定波長の光１０２１に対して、選択反射膜３３の傾斜した反射面（凹凸面３３１）を利用して大きい反射散乱を発現できるとともに、可視光１０２のうち特定波長以外の光に対して、特定波長の光１０２１よりも高い吸収を発現できるので、意匠性と内部への高い遮蔽性とを得ることができる。また、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに対して、凹凸面３３１を有する選択反射膜３３の両側の部材（基材３４と着色樹脂材料層３５）の屈折率が略一致していることから、該部材の凹凸構造部分に起因する屈折を防ぐことができ、結果として高い直進透過性が得られる。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からである。

なお、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、光学部材３０の第２の側も観察面とする場合、光学部材３０は、基材３４に加えてまたは基材３４に代えて第２の着色樹脂材料層３５（着色樹脂材料層３５ｂ）を備えていてもよい。このような場合であっても、一方の着色樹脂材料層３５（例えば、着色樹脂材料層３５ｂ）の表面に凹凸構造３５２ｂを形成して得られる凹凸面３５１ｂ上に、略均一な膜厚ｈで選択反射膜３３（誘電体多層膜等）を成膜（積層）することによって、第１の側から入射する可視光１０２ａに対する散乱部として作用する凹凸面３３１ａと同時に、第２の側から入射する可視光１０２ｂに対する散乱部として作用する凹凸面３３１ｂが得られる。

本例の場合、選択反射膜３３の両側の部材（凹凸充填部材）とされる着色樹脂材料層３５ａと着色樹脂材料層３５ｂ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ればよい。このようにすれば、選択反射膜３３が凹凸面を有していてもその両側に互いに嵌合する形状の凹凸構造３５２ａ、３５２ｂが配されているので、赤外光１０１ａ、１０１ｂに対して、入射側の着色樹脂材料層３５で生じた入射口径内の位置の違いによる光路長差を出射側の着色樹脂材料層３５で吸収できる。したがって、赤外光１０１ａ、１０１ｂに対して高い直進透過率が得られる。

なお、図４では、基材３４ａ、３４ｂを備える構成が示されているが、基材３４ａ、３４ｂは省略してもよい。また、片側のみ観察面とする場合であっても、着色樹脂材料層３５の上に第２の基材３４ｂを積層してもよい（図５（ａ）参照）。このとき、図５（ｂ）に示すように、第２の基材３４ｂと着色樹脂材料層３５の積層順序を入れ替えることも可能である。図５（ｂ）に示す構成では、選択反射膜３３の両側に配される２つの基材３４ａ、３４ｂのそれぞれの選択反射膜３３と接する側の表面に、凹凸構造が形成される。この場合、基材３４ａを含めて吸収反射散乱部３１と呼んでもよく、このときの着色樹脂材料層３５は対向する主面がいずれも平坦な平板形状でよい。

本例の散乱部としての凹凸面３３１（またはその土台となる基材３４もしくは着色樹脂材料層３５の凹凸面）の凹凸形状は、サンドブラストなどによって形成される粗面のような凹凸形状であってもよいが、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、そのような粗面上に選択反射膜３３として誘電体多層膜を形成することを考えた場合、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おそれがあるためである。

そのような滑らかな曲面を形成する凹凸構造の例として、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３４や着色樹脂材料層３５の凹凸面上に成膜する際に、該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、選択反射膜３３と接する基材３４もしくは着色樹脂材料層３５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く説明する場合、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。

以下、選択反射膜３３の成膜対象とされる部材が基材３４である場合を考える。図６（ａ）に示すように、成膜対象とされる部材（基材３４）の凹凸面をなす凹凸構造（図の例では凹凸構造３４２）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（符号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６（ａ）は、凹凸構造３４２の一部を切り出して示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す凹凸構造３４２を有する基材３４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６（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３４２を例示しているが、着色樹脂材料層３５の凹凸構造３５２と読み替えてもよい。その場合、着色樹脂材料層３５の凹凸面３５１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。

次に、散乱部として機能する選択反射膜３３の凹凸面３３１の傾斜角度αについて説明する。図７は、散乱部として機能する選択反射膜３３の凹凸面３３１の傾斜角度αと、可視光１０２の反射散乱との関係を示す説明図である。なお、図７に示す例では、散乱部として第１の側の凹凸面３３１を例示しているが、第２の側も観察面とする場合は第２の側の凹凸面３３１（凹凸面３３１ｂ等）も同様とする。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３３１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１０２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７（ａ）および（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７（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十分でない場合、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７（ｂ）に示すように、傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）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／ｎ_ｓ）以上の角度βで、当該選択反射膜３３に接している出射側部材の出射界面（図中の界面３５３）に至りやすい。ここで、ｎ_ｓは該部材の屈折率を表している。なお、該部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（例えば、図５（ａ）（ｂ）の基材３４ａと着色樹脂材料層３５の積層構造等）の場合は、該部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、ｎ_ｓとして該部分の屈折率を用いてもよい。

図７（ｂ）に示すように、可視光１０２がａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）以上の角度βで出射界面に至ると、該出射界面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３３１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／ｎ_ｓ）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／ｎ_ｓ）以内であるとさらに好ましい。

また、上述した傾斜角度αの規定は選択反射膜３３の凹凸面３３１の傾斜角度についてであるが、該選択反射膜３３の凹凸面３３１の凹凸形状は、成膜対象とされる部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、選択反射膜３３の両側の部材の凹凸面にも適用可能である。なお、選択反射膜３３の両側の部材のうち少なくとも成膜対象とされる部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を成膜しやすくなるため、好ましい。このとき、該部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以上であると好ましく、傾斜角度αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）以下に対応する数値ζ以下であるとより好ましい。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ｎ_ｓに依存する。例えば、屈折率ｎ_ｓ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ｎ_ｓｓｉｎβ＝１であることと、２α＝βの関係式により、ｒ／Ｒ＝ｔａｎ｛０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）｝／［１＋ｔａｎ^２｛｛０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）｝］^０．５により値を求められる。

また、意匠性、特に発色性能の観点から、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。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ある波長における、入射光量に対する反射散乱光の総光量の比は、５０％以上が好ましく、７５％以上がより好ましい。このようにすることで当該光学部材３０の観察色における明度を上げることができる。

また、傾斜角度αの情報は選択反射膜３３の両側の部材のうちの一方の部材を取りだし、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７（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ｎ_ｓ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＝ｎ_ｓｓｉｎγ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、ｎ_ｓｓｉｎ（α―γ）＝ｓｉｎδとなる。以上により、δ＝ａｓｉｎ［ｓｉｎα×｛（ｎ_ｓ ^２−ｓｉｎ^２α）^０．５−ｃｏｓα｝］となる。したがって、当該部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αの情報が得られる。

例えば、検査光１０３に対する該部材の屈折率ｎ_ｓを１．５１とする場合、αが４５°とするとδは２６．３°となるため、該部材に対して光を入射した場合、２６．３°以上の角度で散乱される光線がある場合には、該部材の凹凸面は４５°以上の傾斜を含む。また、αが０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）＝２０．７°とすると、δは１０．９°となるため、該部材に対して光を入射した場合、１０．９°以上の角度で散乱される光線がある場合には、該部材の凹凸面は０．５×ａｓｉｎ（１／ｎ_ｓ）°以上の傾斜を含む。

図８は、赤外光の入射に対する、光学部材３０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８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８に示すように、本例の光学部材３０（例えば、図３の基材３４、選択反射膜３３および着色樹脂材料層３５）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、選択反射膜３３およびその両側の凹凸充填部材の複合作用により、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、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をＴ_０とすると、Ｔ_０は、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、Ｔ_０の代わりにヘイズ値を用いてもよい。その場合、光学部材３０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、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、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、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をＴ_１とすると、Ｔ_１’＝Ｔ_１／（Ｔ_０＋Ｔ_１）×１００［％］によって透過散乱光を評価できる。Ｔ_１’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。このとき、Ｔ_１’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、所定の出射角θ_２内に出射される光を対象にして測定してもよい。このように計測に用いる透過光の角度を限定する場合であって、θ_２として１０°以下とする場合、Ｔ_１’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。

本例の光学部材３０の製造方法としては、上述したように、所望の凹凸形状を有する凹凸面を有する基材３４に、選択反射膜３３（誘電体多層膜等）を成膜後、着色樹脂材料を充填する方法が挙げられる。

図９は、本例の光学部材３０の製造方法の例を示す説明図である。図９に示す例では、まず、微細な凹凸形状の凹凸面３４１ｂを有する基材（表面微細加工基材）３４ｂを用意する（工程（ａ））。次いで、表面微細加工基材に多層膜（選択反射膜３３）を成膜する（工程（ｂ））。成膜された多層膜の表面は、凹凸面３４１ｂの凹凸形状にならった凹凸面３３１となる。次いで、成膜された多層膜の上に、着色樹脂材料３５’を滴下する（工程（ｃ））。次いで、着色樹脂材料の上面を平坦化させるために、ガラス等の第２の基材３４ａを被せ、必要に応じてプレスしながら着色樹脂材料を硬化させる（工程（ｄ））。工程（ｄ）では、着色樹脂材料の特性に応じ、加熱処理やＵＶ処理をして、硬化させることができる。

また、図１０は、本例の光学部材３０の製造方法の他の例を示す説明図である。図１０に示す例では、多層膜の上に着色樹脂材料３５’を滴下後（工程（ｃ））、フッ素やシリコーン等の離型処理が施されたガラス等の基材３６を被せて、着色樹脂材料を硬化させる（工程（ｄ））。硬化後、基材３６を剥離する（工程（ｅ））。本例では、光学装置を低背化することができる。

次に、選択反射部の凹凸面を利用して散乱部１２を実現する他の例を説明する。図１１（ａ）は、選択反射部の凹凸面を利用して散乱部１２を実現する光学部材４０の構成例を示す模式断面図である。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す光学部材４０の要部の分解断面図である。図１１に示す光学部材４０は、基材４４と、コレステリック相液晶層４３と、着色樹脂材料層４５とを備える。本例のコレステリック相液晶層４３の少なくとも第１の側には凹凸面４３１が形成されている。また、コレステリック相液晶層４３に接する少なくとも第１の側の部材、すなわち着色樹脂材料層４５のコレステリック相液晶層４３側の面にも、凹凸面４３１と略嵌合する形状の凹凸面４５１が形成されている。

本例では、コレステリック相液晶層４３が選択反射部１３に相当する。また、コレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１が散乱部１２に相当する。また、着色樹脂材料層４５が特定可視光吸収部１５に相当する。なお、本例では、凹凸面４３１を有するコレステリック相液晶層４３と着色樹脂材料層４５とを併せて、吸収反射散乱部４１と呼ぶ。本例でも、コレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１と接する部材であって、対向側に平坦な面を有する部材を凹凸充填部材とも呼ぶ。図１１に示す例では、着色樹脂材料層４５が凹凸充填部材に相当する。

なお、本例は、上記の光学部材３０において、凹凸面３３１を有する選択反射膜３３の代わりに、凹凸面４３１を有するコレステリック相液晶層４３を備える点以外は、基本的に光学部材３０と同様でよい。したがって、図１２（ａ）のように着色樹脂材料層４５の上にさらに第２の基材４４（図中の基材４４ａ）を備える構成や、図１２（ｂ）のように、着色樹脂材料層４５と基材４４ａの積層順序を入れ替えた構成や、図１３のように、コレステリック相液晶層４３の第２の側にも凹凸面４３１ｂが形成されるとともに、さらに第２の着色樹脂材料層４５（着色樹脂材料層４５ｂ）を備える構成も可能である。なお、図１２（ｂ）に示す例では、基材４４ａが凹凸充填部材とされる。また、図１３に示す例では、着色樹脂材料層４５ａ、４５ｂが凹凸充填部材とされる。

本例において、コレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１は、例えば、当該凹凸面４３１と接する一方の部材（図１１および図１２（ａ）の着色樹脂材料層４５、図１２（ｂ）の基材４４ａ等）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、他方の部材（図１１の基材４４、図１２（ａ）（ｂ）の基材４４ｂ等）との間にコレステリック相液晶層４３を挟持することによって形成できる。このとき、他方の部材の表面にも凹凸構造を形成して凹凸面とし、両方の部材の凹凸面を内側にして挟持すれば、図１３に示す構成が得られる。

本例では、コレステリック相液晶層４３と、コレステリック相液晶層４３の凹凸面４３１と接する部材（凹凸充填部材）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るとよい。なお、コレステリック相液晶層４３の屈折率は平均屈折率でよい。このようにすると、赤外光１０１ａおよび赤外光１０１ｂに対して、コレステリック相液晶層４３および凹凸充填部材の凹凸構造部分に起因する屈折を防ぐことができ、結果として高い直進透過性が得られる。

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ｎ_ｃ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λ_Ｒは、以下の式（２）で与えられる。

λ_Ｒ＝ｐ・ｎ_ｃ ・・・（２）

したがって、上記の式（２）において、選択反射波長λ_Ｒ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ｎ_ｃ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１１〜図１３では光学部材４０が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、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、基材４４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。そのような場合、着色樹脂材料層４５は、最上層（最も第１の側にある層）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より上に積層されればよい。

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。その場合、第２の選択反射部４６を含めて吸収反射散乱部４１としてもよい。

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ればよく、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を挟持している部材の反視認側に限らず、例えば、該部材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。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で反射させてもよい。なお、第２の選択反射部４６とコレステリック相液晶層４３との関係は上述の特許文献３におけるそれと同様であるため、説明を省略する。このような構成においても、可視光１０２のうち特定波長の光１０２１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、本例の凹凸面４３１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。

他の点に関しては光学部材３０と同様である。

なお、図１５に示すように、凹凸面を有さないコレステリック相液晶層５３を備える構成も可能である。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あってもよい。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。なお、本例でも、散乱部１２および選択反射部１３としてコレステリック相液晶層５３の少なくとも第１の側に、着色樹脂材料層５５が備えられていればよい。なお、本例の着色樹脂材料層５５のコレステリック相液晶層５３側の表面は凹凸形状ではなく、平坦でよい。また、本例では、コレステリック相液晶層５３と着色樹脂材料層５５との間の屈折率差に関する上記限定は無視してよい。

他の点に関しては光学部材４０と同様である。

次に、微粒子含有樹脂を利用して散乱部１２を実現する例を説明する。図１６は、散乱部１２として微粒子含有樹脂層６２を有する光学部材の例を示す模式断面図である。図１６に示す光学部材６０は、基材６４と、選択反射部６３と、微粒子含有樹脂層６２と、着色樹脂材料層６５とを備える。本例では、選択反射部６３と微粒子含有樹脂層６２と着色樹脂材料層６５とを併せて、吸収反射散乱部６１と呼ぶ。

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。

なお、散乱部１２として微粒子含有樹脂層６２を備える以外の点は、上述した他の例と同様である。

また、図１７に、上記の微粒子含有樹脂層６２と着色樹脂材料層６５とを一つの機能性樹脂層（以下、散乱吸収樹脂層７６という）によって実現した光学部材７０の例を示す。図１７は、散乱部および特定可視光吸収部として散乱吸収樹脂層７６を有する光学部材７０の例を示す模式断面図である。図１７に示す光学部材７０は、基材７４と、選択反射部７３と、散乱吸収樹脂層７６とを備える。本例では、選択反射部７３と散乱吸収樹脂層７６ととを併せて、吸収反射散乱部７１と呼ぶ。

散乱吸収樹脂層７６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、上述の微粒子含有樹脂層６２に用いられる微粒子と、上述の着色樹脂材料層６５に用いられる着色材料（染料や有機顔料等）を、均一に分散させたものであってもよい。

なお、散乱部１２および特定可視光吸収部１５として散乱吸収樹脂層７６を備える以外の点は、上述した他の例と同様である。

次に、回折構造を利用して散乱部１２を実現する例を説明する。図１８（ａ）および（ｂ）は、散乱部１２として回折構造２２を有する光学部材２０の例を示す模式断面図である。図１８（ａ）に示す光学部材２０は、基材２４と、選択反射部２３と、回折構造２２と、着色樹脂材料層２５とを備える。本例において、回折構造２２の少なくとも凹部２２２は、着色樹脂材料層２５によって充填されている。本例では、選択反射部２３と、回折構造２２と、着色樹脂材料層２５とを併せて、吸収反射散乱部２１と呼ぶ。また、回折構造２２と接する部材であって、対向側に平坦な面を有する部材を凹凸充填部材とも呼ぶ。図１８（ａ）に示す例では、着色樹脂材料層２５が凹凸充填部材に相当する。

また、図１８（ｂ）に示す光学部材２０は、基材２４と、選択反射部２３と、回折構造２２と、充填部２６と、着色樹脂材料層２５とを備える。本例において、回折構造２２の少なくとも凹部２２２は、充填部２６によって充填されている。本例では、選択反射部２３と、回折構造２２と、充填部２６と、着色樹脂材料層２５とを併せて、吸収反射散乱部２１と呼ぶ。なお、図１８（ｂ）に示す例では、充填部２６が凹凸充填部材に相当する。

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１８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１８に示す例において、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、選択反射部２３で反射される可視光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、選択反射部２３を透過する赤外光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のままで計算すればよい。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１９（ａ）（ｂ）参照）。なお、図１９（ａ）および（ｂ）では、ｄ＝２７０ｎｍ、Δｎ＝０．４５として、これら係数の値を計算した。

例えば、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で計算できるが、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とした場合とを比較すると、可視光では反射の位相項の係数である２Δｎｄ／λ（図１９の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。

また、本例においては、凸部２２１の材料と凹凸充填部材とが、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るとよい。例えば、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てもよい。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く、例えば、２次元の凹凸構造であってもよい。

図２０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２０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いう、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２０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Ｔ_０とした場合、Ｔ_０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、Ｔ_０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、上述したように、Ｔ_０の代わりにヘイズ値を用いてもよい。

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Ｔ_１とし、Ｔ_１’＝Ｔ_１／（Ｔ_０＋Ｔ_１）×１００［％］とした場合、Ｔ_１’が１０％以下となるよう調整されるのが好ましい。なお、Ｔ_１’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、計測に用いる透過光の角度を限定する場合であって、θ_２として１０°以下とする場合には、上述したように、Ｔ_１’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、図示省略するが、選択反射部２３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２３と回折構造２２とが一体形成されてもよく、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、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。

以上のように、本実施形態によれば、可視光のうち所望の色を発現する特定波長の光に対して反射散乱性が高く、特定波長の光以外の光に対して高い吸収を有し、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。

また、特定可視光吸収部１５の吸収材料を組み合わせることにより容易に色味を調整できるので、複雑な設計を伴わずに色再現範囲の広い光学部材を提供できる。

なお、上記の各光学部材において、吸収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２１（ａ）は、上記の吸収部材を備える光学部材１０の例を示す構成図であり、図２１（ｂ）は、上記の反射部材を備える光学部材１０の例を示す構成図である。図２１（ａ）に示す例において、光学部材１０は、吸収反射散乱部１１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１６をさらに備えている。また、図２１（ｂ）に示す例において、光学部材１０は、吸収反射散乱部１１の反視認側に、可視光を反射して赤外光を透過する反射部材１７とを備えている。

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１６は、上記の光学部材が備える基材（例えば、基材３４、３４ａ、３４ｂ、４４、４４ａ、５４、６４、７４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１６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２２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２２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あってもよい。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、可視光のうち特定波長の光を反射散乱させ、特定波長以外の光を吸収す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特定の色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。

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特定の色に着色されたように見える光学装置が得られる。

まず、赤色を発現するための特定可視光吸収部１５としての赤色着色樹脂材料の調製例を示す。本例では、アクリロイルモルフォリン（ＫＪケミカルズ社製、商品名ＡＣＭＯ）、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（新中村工業社製、商品名Ａ−ＤＣＰ）の等量組成物に、トクシキ社製赤色分散液（８６４９ＲＥＤ、pigment red 177、平均粒径８６ｎｍ）を加えた。その後、溶剤を減圧留去し、さらに、光開始剤としてＩＣ７５４（ＢＡＳＦジャパン株式会社製）を加え、赤色着色材料とした。このとき、赤色顔料と光開始剤の固形分濃度はそれぞれ５重量％、３重量％であった。１０μｍに成膜したときの分光透過率を図２３に示す。なお、アクリロイルモルフォリンとトリシクロデカンジメタノールジアクリレートの等量混合物の９４０ｎｍにおける屈折率は１．５２であった。

また、緑色を発現するための特定可視光吸収部１５としての緑色着色樹脂材料の調製例を示す。本例では、アクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートの等量組成物に、トクシキ社製緑色分散液（８４３８ＧＲＥＥＮ、pigment yellow 180とpigment blue 15:1の混合物、平均粒径３４０ｎｍ）を加えた。その後、溶剤を減圧留去し、さらに、光開始剤としてＩＣ７５４を加え、緑色着色樹脂材料とした。このとき、緑色顔料と光開始剤の固形分濃度はともに３重量％であった。１０μｍに成膜したときの分光透過率を図２３に示す。

また、青色を発現するための特定可視光吸収部１５としての青色着色樹脂材料の調製例を示す。アクリロイルモルフォリン、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートの等量組成物に、トクシキ社製緑色分散液（８５３７ＢＬＵＥ、pigment blue 15:1、平均粒径３４０ｎｍ）を加えた。その後、溶剤を減圧留去し、さらに、光開始剤としてＩＣ７５４を加え、青色着色樹脂材料とした。このとき、青色顔料と光開始剤の固形分濃度はともに３重量％であった。１０μｍに成膜したときの分光透過率を図２３に示す。

図２３では、“Ｒ”が赤色着色樹脂材料の成膜後の分光透過率を表し、“Ｇ”が緑色着色樹脂材料の成膜後の分光透過率を表し、“Ｂ”が青色着色樹脂材料の成膜後の分光透過率を表す。

次に、上記の各着色樹脂材料を用いた光学部材の例を示す。本例は、図３に示す構成の光学部材３０の実施例である。

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３４１を有するガラス基板上に、選択反射膜３３として、ＳｉＯ_２とＴａ_２Ｏ_５からなる表２に示す構成の多層膜を成膜した。

図２４は、本例の多層膜の透過率特性を示すグラフである。図２４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。

なお、ガラス基板は表面微細加工されており、図６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を含む凹凸面３４１を有している。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×ａｓｉｎ（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６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、当該凹凸面におけるレンズ部３４３の平均的なｓａｇ（深さ）は４．６μｍであった。

ガラス基板の凹凸面上に上記多層膜を成膜すると、多層膜の表面も凹凸形状となる。すなわち、多層膜にもガラス基板の凹凸面と略同一形状の凹凸面３３１が形成される。このようにして、凹凸面３３１を有する多層膜を備えた基材を得た。このようにして得た２０ｍｍ四方（２０×２０ｍｍ）の基材を用いて、次に示す３種の光学部材３０（光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を作製した。

光学部材３０Ｒは、着色樹脂材料層３５の材料に上記の赤色着色樹脂材料を用いた例である。また、光学部材３０Ｇは、着色樹脂材料層３５の材料に上記の緑着色樹脂材料を用いた例である。また、光学部材３０Ｂは、着色樹脂材料層３５の材料に上記の青色着色樹脂材料を用いた例である。

得られた２０ｍｍ四方の基材の該多層膜上に、各着色樹脂材料をそれぞれ７μＬ滴下した。滴下後、厚さ０．２１ｍｍのＤ２６３ガラス（松浪ガラス工業社製）を被せ、着色樹脂材料の上面が平坦になるようにプレスした。その状態で、紫外線照射装置であるファイバー型ＵＶ露光機（浜松フォトニクス社製：スポット光ＬＣ６）により、３００ｍＷ／ｃｍ２となるＵＶ光を１０秒間照射することにより、光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを得た。なお、得られた各光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂそれぞれにおける着色樹脂材料層の面内での平均的厚みは１５μｍであり、ガラス基板上の多層膜に形成された凹凸面３３１における凹部を全て被覆した上で上面が平坦化されている。

得られた光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂの分光透過率を図２５に示す。また、表３に、得られた光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに対して、コニカミノルタ社製、分光色測計ＣＭ−２６００ｄを用い、色成分の分析を行った結果を示す。

これより、可視光のいずれの波長においても透過率が低い一方、近赤外（例えば９４０ｎｍ）における透過率が高く、さらに、色測定の結果から、所望の色を発現していることがわかる。また、光学部材３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに対して、視野角度を変化させて色味の確認をしたところ、どの角度から見ても色味の変化はなかった。

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
２ 赤外光発光部
３ 赤外光受光部
４ 筐体
１、１０、２０、３０、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ、４０、５０、６０、７０ 光学部材
１１ 吸収反射散乱部
１２、１２ａ、１２ｂ 散乱部
１３ 選択反射部
１４、１４ａ、１４ｂ 基材
１５、１５ａ、１５ｂ 特定可視光吸収部
１６ 吸収部材
１７ 反射部材
１０１ａ、１０１ｂ 赤外光
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ 可視光
１０２１、１０２１ａ、１０２１ｂ 特定波長の光
１０３ 検査光
２１ 吸収反射散乱部
２２ 回折構造
２２１ 凸部
２２２ 凹部
２３ 選択反射部
２４ 基材
２５ 着色樹脂材料層
２６ 充填部
３１ 吸収反射散乱部
３３ 選択反射膜
３３１、３３１ａ、３３１ｂ 凹凸面
３４、３４ａ、３４ｂ 基材
３４１、３４１ａ、３４１ｂ 凹凸面
３４２、３４２ａ、３４２ｂ 凹凸構造
３４３ レンズ部
３４５ 稜線
３５、３５ａ、３５ｂ 着色樹脂材料層
３５’ 着色樹脂材料
３５１、３５１ａ、３５１ｂ 凹凸面
３５２、３５２ａ、３５２ｂ 凹凸構造
３５３ 出射界面
３６ 基材
４１、５１、６１ 吸収反射散乱部
４３ コレステリック相液晶層
４３１、４３１ａ、４３１ｂ 凹凸面
４４、４４ａ、４４ｂ、５４、６４、７４ 基材
４４１ａ 凹凸面
４５、４５ｂ、５５、６５ 着色樹脂材料層
４５１、４５１ａ、４５１ｂ 凹凸面
４５２、４５２ａ、４５２ｂ 凹凸構造
４３、５３ コレステリック相液晶層
４６ 第２の選択反射部
６３、７３ 選択反射部
６２ 微粒子含有樹脂層
７６ 散乱吸収樹脂層
９１ 赤外透過黒色印刷層

Claims (15)

1. 可視域の少なくとも一部の波長帯域の光であって特定の色に対応する特定波長の光を反射散乱し、前記特定波長以外の光を吸収し、かつ赤外域の少なくとも一部の波長帯域の光を透過する吸収反射散乱部を備え、
   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％以上であり、
   可視光が入射すると、前記特定の色に着色されているように観察される
   ことを特徴とする光学部材。
2. 前記吸収反射散乱部は、
   可視域の光を反射し、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、
   前記可視域の光を散乱させる散乱部と、
   前記可視域のうち前記特定波長以外の光を吸収する特定可視光吸収部とを含み、
   前記選択反射部に対して、前記散乱部と前記特定可視光吸収部とが、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の側から見て、特定可視光吸収部、散乱部、選択反射部の順で設けられている
   請求項１に記載の光学部材。
3. 前記散乱部が、前記選択反射部の前記第１の側表面に形成された凹凸面であり、
   前記特定可視光吸収部は、前記凹凸面上に積層される、着色材料を含む樹脂層である着色樹脂層であり、
   前記特定可視光吸収部の前記散乱部と接する側の面が前記選択反射部の前記凹凸面と嵌合する形状の凹凸面であるとともに、その反対側の面が平坦であり、
   前記着色樹脂層と、前記選択反射部の前記第１の側に対して他方の側である第２の側表面と接している基材の、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。
4. 前記散乱部が、前記選択反射部の前記第１の側表面に形成された凹凸面であり、
   前記特定可視光吸収部は、前記凹凸面上に積層された第１の基材上に配される、着色材料を含む樹脂層である着色樹脂層であり、
   前記第１の基材の前記散乱部と接する側の面が前記選択反射部の前記凹凸面と嵌合する形状の凹凸面であるとともに、その反対側の面が平坦であり、
   前記第１の基材と、前記選択反射部の前記第１の側に対して他方の側である第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。
5. 前記着色材料が、樹脂材料に溶解した染料および樹脂材料に分散した有機顔料の少なくともいずれかである
   請求項３または請求項４に記載の光学部材。
6. 前記有機顔料の粒径が５００ｎｍ以下である
   請求項５に記載の光学部材。
7. 前記樹脂材料中における前記着色材料の割合が、１重量％から２０重量％である
   請求項５または請求項６に記載の光学部材。
8. 前記着色樹脂層の厚さが、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下である
   請求項２から請求項７のうちのいずれかに記載の光学部材。
9. 前記選択反射部が、可視域の光を反射し、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誘電体多層膜である
   請求項２から請求項８のうちのいずれかに記載の光学部材。
10. 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であり、
    前記特定可視光吸収部は、着色材料を含む樹脂層である着色樹脂層であり、
    前記着色樹脂層は、前記回折構造の凹部を少なくとも充填するように配されるか、前記凹部を少なくとも充填するように配される第１の基材上に積層される
    請求項２、５−９のうちのいずれかに記載の光学部材。
11. 前記選択反射部は、選択反射帯が可視域に設定されている１つまたは複数のコレステリック相液晶層であり、
    前記散乱部は、第１の側を上層とした場合に、最上層に位置する前記コレステリック相液晶層の表面に形成される凹凸面であり、
    前記特定可視光吸収部は、着色材料を含む樹脂層である着色樹脂層であり、
    前記着色樹脂層は、前記コレステリック相液晶層の前記凹凸面の凹部を少なくとも充填するように配されるか、前記凹部を少なくとも充填するように配される第１の基材上に積層される
    請求項２、５−９のうちのいずれかに記載の光学部材。
12. 前記吸収反射散乱部は、前記選択反射部および前記散乱部として、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１つまたは複数のコレステリック相液晶層を含み、
    前記特定可視光吸収部は、着色材料を含む樹脂層である着色樹脂層であり、
    前記着色樹脂層は、第１の側を上層とした場合に、最上層に位置する前記コレステリック相液晶層の第１の側に少なくとも配される
    請求項２、５−９のうちのいずれかに記載の光学部材。
13. 前記選択反射部に対して、前記散乱部と前記特定可視光吸収部とが、前記第１の側および前記第１の側に対して他方の側である第２の側それぞれから見て、特定可視光吸収部、散乱部、選択反射部の順で設けられている
    請求項２から請求項１２のうちのいずれかに記載の光学部材。
14. 前記可視域は４００ｎｍ〜７５０ｎｍであり、前記赤外域は８００ｎｍ〜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。