(57)【要約】【課題】  機器の光学的性能と外観とを高いレベルで両立させることができ、光の利用効率の低下を抑制できる光学フィルタ装置並びにこれを備えた電子機器及び時計を提供する。【解決手段】  本発明の光学フィルタ装置１０は、第１表面１１に開口する第１光学開口１１ａと、第１光学開口の第１表面とは反対側の第２表面１２側に配置され、第１光学開口に向けて斜めに開き、第１光学開口に入射した光を第２表面側へ導くように構成された内部光反射面１３と、内部光反射面により第２表面側へ導かれた光が出射可能となるように構成され、第１光学開口よりも小さい開口面積で第２表面に開口する第２光学開口１２ａとを具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面に開口する第１光学開口と、
前記第１光学開口の前記第１表面とは反対側の第２表面側に配置され、前記第１光学開口に向けて斜めに開き、前記第１光学開口に入射した光を前記第２表面側へ導くように構成された内部光反射面と、
前記内部光反射面により前記２表面側へ導かれた光がそれぞれ出射可能となるように構成され、前記第１光学開口よりも小さい開口面積で前記第２表面に開口する第２光学開口と、
を具備することを特徴とする光学フィルタ装置。
【請求項２】
前記第２光学開口を除く前記第２表面が光反射面として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ装置。
【請求項３】
複数の前記第２光学開口が前記第２表面に分散して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルタ装置。
【請求項４】
前記第１表面に配列された複数の前記第１光学開口及びこれにそれぞれ対応して設けられた複数の前記内部光反射面を有することを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタ装置。
【請求項５】
前記複数の第１光学開口が、前記第１表面において前記複数の内部光反射面間に実質的に稜線として構成された開口縁を介して相互に隣接し、前記第１表面に隙間なく配列されていることを特徴とする請求項４に記載の光学フィルタ装置。
【請求項６】
前記第１光学開口の開口形状は多角形であることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルタ装置。
【請求項７】
前記第１光学開口、前記内部光反射面及び前記第２光学開口をそれぞれ備えた少なくとも２つの光学フィルタ部が同じ姿勢で光軸方向に積層配置され、少なくとも２つの前記光学フィルタの前記第２光学開口同士が光軸方向に重ならないように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学フィルタ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学フィルタ装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記光学フィルタ装置の前記第１表面側に配置された照明装置をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記光学フィルタ装置の前記第２表面側に表示部が構成されていることを特徴とする請求９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記光学フィルタ装置の前記第２表面側に配置された光電変換装置をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記光学フィルタ装置の前記第１表面側に表示部が構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。
【請求項１３】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学フィルタ装置を表示部に具備することを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルタ装置並びにこれを備えた電子機器及び時計に係り、特に、背後に太陽電池やバックライトを配設した時計の表示部に配置する場合に好適な光学フィルタ装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池付き時計やバックライト付き時計においては、太陽電池やバックライトの前面側に光透過性の文字板が配置され、外光が文字板を透過して太陽電池に照射されたり、バックライトの照明光が文字板を透過して表示部を照明したりするように構成されている。このような文字板としては、太陽電池への光照射を可能にしたり、バックライトの光を透過させたりするために光透過性が必要となる一方、表示部に所定の外観を与えるために光反射性や光吸収性も必要とされることから、光学特性を適宜に設定し、光学機能と外観とのバランスを確保する必要がある。
【０００３】
上記のような文字板の構成としてはハーフミラーが知られている。このハーフミラーとしては、例えば、図１４に示すように、屈折率１．５程度のガラス基板１２の片面上に、ＺｎＯ２及びＴｉＯ２の混合物からなる屈折率２．１５の第１薄膜１４と、ＭｇＦ２からなる屈折率１．３８の第２薄膜１６と、ＴｉＯ２からなる屈折率２．３０の第３薄膜１８とを順次積層して構成された誘電体多層膜構造を有するものがある。このハーフミラー１０では、誘電体多層膜の光学特性に応じて入射光ａが反射光ｂと透過光ｃに分離される。
【０００４】
また、上記文字板の他の構成としては、図１５に示すように、全面に亘って多数の細孔２０ａが形成された多孔板２０が知られている。この多孔板２０は、例えば、アルミニウムなどの如き金属板で構成され、その表面は鏡面状又は凸凹状に形成されて光反射可能に形成される。この多孔板では、入射光ａの一部が表面反射により反射光ｂとなり、他の一部が細孔２０ａを通過して透過光ｃとなる。
【０００５】
さらに、上記文字板の別の構成としては、図１６に示すように、装飾パターン３２ａ、３４ａ、３４ｂがそれぞれ部分的に形成された２枚の透光性部材３２、３４を積層させてなる被覆部材３０が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。この被覆部材３０において、２枚の透光性部材３２，３４はスペーサ３５を介して重ね合せられ、さらに、太陽電池４０の前面側にスペーサ３１を介して配置される。上記の装飾パターン３２ａ、３４ａ、３４ｂは、透光性部材３２、３４の積層方向に対して互いにずれた位置にそれぞれ配置されているが、全体として被覆部材３０の全体を覆うように構成されている。この被覆部材３０では、法線方向若しくはそれに近い方向から入射する入射光ａは装飾パターン３２ａ、３４ａ、３４ｂのいずれかに遮光されて太陽電池４０に到達しないが、所定の入射角度をもつ入射光ｆ、ｇは装飾パターン３２ａ、３４ａ、３４ｂの隙間をそのまま透過して太陽電池４０に到達するようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２３７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のハーフミラー、多孔板、被覆部材などを表示板として太陽電池やバックライトの前面側に配置した場合、表示板の光透過率を高めることにより、太陽電池への光照射量やバックライトの照明光量を増大させることができるが、表示板を通して太陽電池が透けて見えてしまったり、バックライトを消灯したときの表示板の外観の制御が難しくなったりするなど、表示部の外観を適宜に設定することが困難になる。したがって、表示板の光反射率と光透過率のバランスをとる必要があり、表示板の光学的性能と外観とを高レベルで両立させることができないという問題がある。
【０００７】
特に、上記のハーフミラーや特許文献１に記載の被覆部材においては、透過光が物質内部や物質界面を通過するので、物質内部や物質界面における光吸収や光散乱の影響により、全体として光の利用効率が低下し、これにより光学的性能と外観が共に悪化するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、機器の光学的性能と外観とを高いレベルで両立させることのできる光学フィルタ装置並びにこれを備えた電子機器及び時計を提供することにある。また、光の利用効率の低下を抑制できる光学フィルタ装置並びにこれを備えた電子機器及び時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる実情に鑑み、本発明の光学フィルタ装置は、第１表面に開口する第１光学開口と、前記第１光学開口の前記第１表面とは反対側の第２表面側に配置され、前記第１光学開口に向けて斜めに開き、前記第１光学開口に入射した光を前記第２表面側へ導くように構成された内部光反射面と、前記内部光反射面により前記第２表面側へ導かれた光が出射可能となるように構成され、前記第１光学開口よりも小さい開口面積で前記第２表面に開口する第２光学開口と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１表面の第１光学開口から入射した光は内部光反射面によって第２表面側へ導かれ、第２表面の第２光学開口から出射されるため、第１表面から第２表面へ向かう光に対しては高い光透過率を呈することになるのに対して、第２光学開口の開口面積は第１光学開口よりも小さく形成されていることにより、第２表面から第１表面へ向かう光に対しては相対的に低い透過率を呈することになる。したがって、光学フィルタ装置に対する光の入射方向によって光透過率を変えることが可能になる。その結果、光学特性を確保しつつ、光学フィルタ装置の外観を適宜に設定することが可能になる。
【００１１】
本発明において、前記第２光学開口を除く前記第２表面が光反射面として構成されていることが好ましい。第２光学開口以外の第２表面の態様は、本来、第１表面から第２表面へ透過する光には影響を与えないが、特に、第２表面が光反射面として構成されていることにより、当該光反射面により外光を反射することができるため、第１表面側からの透過光がなくても外光により明るい外観を得ることができる。この場合には、光の利用効率を低下させずに、相対的に小さな開口面積を有する第２光学開口を有する第２表面の光反射率を第１表面の光反射率よりも大きくすることができる。すなわち、光反射率を、光の方向に応じて相互に変えることができることになる。
【００１２】
本発明において、複数の前記第２光学開口が前記第２表面に分散して設けられていることが好ましい。これによれば、第２表面において第２光学開口が分散して設けられていることにより、第１表面から第２表面へ透過する透過光の強度分布を均一化できるとともに、第２表面側から見た外観を均質に構成することができる。
【００１３】
本発明において、前記第１表面に配列された複数の前記第１光学開口及びこれにそれぞれ対応して設けられた複数の前記内部光反射面を有することが好ましい。これによれば、複数の第１光学開口が第１表面に配列されるため、光学フィルタ装置全体を第１光学開口間に設けられる開口縁を介して一体に構成できるので、透明媒質を用いて一体化するなどといった必要がなくなり、製造が容易になるとともに、或る第１光学開口に入射した光はこれに対応する内部光反射面のみによって第２光学開口へと導かれるので、光学設計が容易になる。
【００１４】
本発明において、前記複数の第１光学開口が、前記第１表面において前記内部光反射面間に実質的に稜線として構成された開口縁を介して相互に隣接し、前記第１表面に隙間なく配列されていることが好ましい。これによれば、第１表面のほぼ全体が実質的に複数の第１光学開口で占められるように構成できるため、第１表面側から第２表面側へ向かう光の利用効率を高めることができる。
【００１５】
本発明において、前記第１光学開口の開口形状は多角形であることが好ましい。第１光学開口の開口形状を多角形とすることで、複数の光学開口を容易に第１表面に隙間なく配列させることができる。特に、第１光学開口の開口形状を、平面充填性を有する１の多角形状又は複数の多角形状の組、すなわち、三角形、四角形、六角形、八角形、・・・或いはこれらの組み合わせとすることで、第１表面が平面として構成されていても複数の光学開口を隙間なく配列させることが可能になる。
【００１６】
本発明において、前記第１光学開口、前記内部光反射面、及び、前記第２光学開口をそれぞれ備えた少なくとも２つの光学フィルタ部が同じ姿勢で光軸方向に積層配置され、少なくとも２つの前記光学フィルタの前記第２光学開口同士が光軸方向に重ならないように構成されていることが好ましい。これによれば、少なくとも２つの第２光学開口同士が光軸方向に重ならないことにより、光軸方向から第２表面に入射した光が第１表面側へ抜けることを防止することができるので、第２表面側から第１表面側への透過率を十分に低減できる。
【００１７】
この場合に、第１表面側に配置された光学フィルタ部における第２光学開口以外の第２表面のうち、第２表面側に配置された光学フィルタ部の第２光学開口と少なくとも光軸方向に重なる部分が光反射面となっていることがより望ましい。これによれば、第２表面側の光学フィルタ部の第２光学開口に対して第２表面側から入射した光は、第１表面側の光学フィルタ部の第２表面で反射され、そのまま、或いは、第２表面側の光学フィルタ部の内部光反射面で反射された後に、再び第２表面側の光学フィルタ部の第２光学開口から出射するように構成できる。したがって、光の利用効率の低下を抑制することができる。もちろん、第２光学開口以外の第２表面全体が光反射面となっていることが同観点によりさらに望ましい。
【００１８】
次に、本発明の電子機器は、上記いずれかに記載の光学フィルタ装置を搭載したことを特徴とする。このような電子機器としては、光を光学フィルタ装置から出射する発光機能を有する各種機器（例えば、照明機器や表示機器など）、光を吸収若しくは検出する受光機能を有する各種機器（例えば、光検出機器、撮像機器など）が挙げられる。
【００１９】
この場合に、前記光学フィルタ装置の前記第１表面側に配置された照明装置（バックライトなど）をさらに具備することが好ましい。この電子機器では、照明装置の照明光を光学フィルタ装置の第１表面から第２表面へ効率的に透過させることができるとともに、第２表面側から入射する光を、第２光学開口を除く第２表面上で反射若しくは吸収させることが可能になるので、照明装置が点灯していないときの外観も適宜に設定することができる。
【００２０】
この場合にはさらに、前記光学フィルタ装置の前記第２表面側に表示部が構成されていることが好ましい。これによって、照明装置によって表示部を背後から照明することができるとともに、照明装置が点灯していないときの表示部の外観を適宜に設定することが可能になる。ここで、表示部としては、光学フィルタ装置を外部から直接視認可能な表示板（文字板）或いは表示板の一部とする構造を備えた表示部（例えば、アナログ時計の時刻表示部、デジタル時計の時刻表示部の周囲に配設される表示枠、自動車メータ等の各種表示部）、光学フィルタ装置を光反射板とする透過・反射の両表示が可能な液晶表示体で構成される表示部（例えば、デジタル時計の時刻表示部、液晶ディスプレイなどの各種表示機器の表示画面）などを挙げることができる。
【００２１】
また、前記光学フィルタ装置の前記第２表面側に配置された光電変換装置（太陽電池など）をさらに具備することが好ましい。この電子機器では、光学フィルタ装置を通して光電変換装置に光を効率的に照射することが可能になるとともに、光電変換装置側で反射した光を光学フィルタ装置によって閉じ込めることができるため、光電変換装置の変換効率を高めることができる。また、光学フィルタ装置の第１表面の外観を暗状態とすることができるため、その背後（光電変換装置側）で発生した反射光による外観の悪化を防止できる。このような電子機器としては、例えば、太陽電池による発電機器、光検出機器や各機器の光検出部、撮像機器、発電機能・光検出機能・撮像機能を付加した各種の電子機器などが挙げられる。
【００２２】
この場合にはさらに、前記光学フィルタ装置の前記第１表面側に表示部が構成されていることが好ましい。これによれば、光電変換を効率的に行うことができるとともに、所定の外観を有する表示部を構成できる。ここで、表示部としては、光学フィルタ装置を表示板（文字板）或いは表示板の一部とする構造を備えた光電変換機能（発電機能・光検出機能・撮像機能）付きの電子時計の時刻表示部などを挙げることができる。
【００２３】
さらに、本発明の時計は、上記のいずれかに記載の光学フィルタ装置を表示部に具備することを特徴とする。時計は表示部の外観が特に重要であり、上記の光学フィルタ装置を表示部に用いることで、光を有効に利用することにより、明るい表示を可能にしたり、他の付加機能（発電機能など）を高めたりすることができると同時に、光学フィルタ装置の背後構造による影響を受けにくい良好な外観を構成することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光の入射方向によって異なる光学特性を得ることができるので、各種の機器などに用いることで、各種の光学的機能と外観とを両立することができるといった優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１実施形態］
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る第１実施形態の光学フィルタ装置１０の縦端面図、図２は第１実施形態の光学フィルタ装置１０を第１表面側から見た様子を示す平面図である。ここで、図１は図２に示すＩ−Ｉ線に沿った端面を示す。
【００２６】
光学フィルタ装置１０は、第１表面１１と第２表面１２を有する板状もしくは層状に構成されている。第１表面１１には第１光学開口１１ａが開口し、この第１光学開口１１ａの第２表面１２側には内部光反射面１３が形成されている。内部光反射面１３は第１光学開口１１ａに入射した光を第２表面側に導くように構成されている。また、第２表面１２には、内部光反射面１３によって導かれた光を出射する第２光学開口１２ａが開口している。第２光学開口１２ａの開口面積は第１光学開口１１ａよりも小さく構成されている。具体的には、第２光学開口１２ａの開口面積は第１光学開口１１ａの開口面積の３０％以下であることが好ましく、特に、１０％以下であることが望ましい。
【００２７】
本実施形態の場合、より具体的には、第１表面１１ａには複数の第１光学開口１１ａが配列され、これらの第１光学開口１１ａにそれぞれ対応する内部光反射面１３が形成されている。第１光学開口１１ａは多角形状に開口し、内部光反射面１３間の稜線を開口縁として相互に隣接し、第１表面１１上に隙間なく配列されている。図示例の場合、第１光学開口１１ａは四角形（正方形）であり、縦横にマトリクス状に充填配置されている。
【００２８】
内部光反射面１３は、第１光学開口１１ａに入射する光の光軸（第１表面１１の法線）周りに筒状に構成され、当該光軸に対して第１光学開口１１ａに向けて開く態様で傾斜している。より具体的には、内部光反射面１３は、多角形状の第１光学開口１１ａに対応して、この第１光学開口を底面とする角錐台の内面と一致する面構造を有するように構成されている。すなわち、内部光反射面１３は第１表面１１に向けて拡径する（徐々に広がる）ように形成されている。なお、図示例の場合、内部反射面１３は平面で構成されているが、後述するように曲面で構成されていても構わない。したがって、本発明の内部光反射面は、第１表面に向けて斜めに開くように構成されていればよく、全体に亘って傾斜角が一定である必要はない。
【００２９】
第２光学開口１２ａは、筒状の内部光反射面１３の端部にて開口し、第１光学開口１１ａの反対側の開口部を構成するようになっている。図示例の場合、角筒状に構成された内部光反射面１３に対応して、内部光反射面１３の角錐台の上面に相当する多角状（四角形状若しくは正方形状）の開口形状を備えている。
【００３０】
本実施形態において、第１光学開口１１ａと第２光学開口１２ａの間は、筒状の内部光反射面１３によって囲まれた導光路（図示例では角錘台状の空間（空洞））となっている。そして、この導光路が第１表面１１及び第２表面１２に沿って平面方向に配列され、隣接する導光路を臨む内部光反射面１３同士を共に構成（或いは担持）する構成素材により全体として一体に構成されている。
【００３１】
第２光学開口１２ａを除く第２表面１２の表面態様は特に限定されるものではなく、光学的に種々の態様で構成することができる。ただし、光学フィルタ装置１０全体の光の利用効率を高めるためには、特に光反射面として構成されていることが好ましい。この光反射面は、光学フィルタ装置１０全体を光反射性の素材で構成することによって、或いは、表面に光反射層を形成することによって、容易に形成できる。また、この光反射面は、鏡面状に構成されているものであってもよく、或いは、微細な凹凸表面を有する散乱性光反射面となっていてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態では第１光学開口１１ａ及び第２光学開口１２ａは実体的に開口部として構成されているが、本発明では光学的に開口していればよく、例えば、光透過率の高い素材が配置されていても構わない。また、本実施形態において上記導光路は空洞となっているが、本発明では光学的に導光路として構成されていればよく、例えば、光透過率の高い素材が充填されていても構わない。
【００３３】
本実施形態の光学フィルタ装置１０は、全体が光反射性の素材、例えば、Ａｌ、Ａｇなどの金属或いは合金で構成されていて、当該素材が上記内部光反射面１３として露出する態様で構成できる。ただし、光フィルタ装置１０を任意の素材で構成し、上記内部光反射面１３を構成するために、当該素材の少なくとも一部表面に反射性薄膜（金属薄膜など）を被着形成した構造であってもよい。この場合、上記素材としては、例えば、合成樹脂などの成形性の良好な材料を用いることができる。
【００３４】
本実施形態において、第１光学開口１１ａは第１表面１１上に均一に分散して配置され、また、第２光学開口１２ａも第２表面１２上に均一に分散して配置されているので、光学フィルタ装置１０は全体として第１表面１１側から入射する光に対しては平面上においてほぼ均一な光透過特性を有する。また、第２表面１２もまた平面上においてほぼ均一な外観を呈する。特に、第２光学開口１２ａを除く第２表面１２を光反射面として構成した場合には、第２表面１２側から入射する光に対しては平面上においてほぼ均一な光反射特性を有する。
【００３５】
本実施形態では、第１表面１１側から入射する光は、第１光学開口１１ａから内部光反射面１３により第２表面側に導かれ、第２光学開口１２ａから出射する。すなわち、第１光学開口１１ａに光軸方向から入射した光のうち内部光反射面１３にて反射される光は、基本的に第１光学開口１１ａ側に反射されることなく、すべて第２光学開口１２ａ側に反射されるようになっている。
【００３６】
この場合、例えば、第１光学開口１１ａに入射した光が相互に角度σをなして対向する二つの光反射面部で交互に反射される場合を考えると、或る入射角αで一方の光反射面部に入射して反射された後、異なる入射角βで他方の光反射面部に入射して反射されるとしたとき、α−β＝σとなり、一回反射される度に他方の光反射面部に対する入射角が上記角度σだけ小さくなることになる。ただし、上記入射角α、βは、両光反射面部の法線よりも第１開口側から入射する場合に正の値となるようにとってある。したがって、第１光学開口１１ａから入射した光の光反射面に対する入射角が０若しくはマイナスになると、当該光は第２光学開口１２ａから出射することができなくなり、第１光学開口１１ａに戻る。ここで、光反射面に対する入射角が０になれば、入射経路を辿って第１光学開口１１ａに戻ることを意味し、光反射面に対する入射角がマイナスになれば入射経路とは異なる経路を辿って第１光学開口側へ戻ることを意味する。
【００３７】
したがって、内部光反射面１３に対する入射角が正の値を取る間に第２光学開口１２ａに到達すれば、光は光学フィルタ装置１０を透過することになる。これを具体的に説明すると、内部光反射面１３に相互に対向する一対の光反射面部が含まれ、これらが光軸（第１表面１１及び第２表面１２に直交する軸）に対して対称的に構成される場合、第１光学開口１１ａに対して光軸方向に入射する光が少なくともいずれかの光反射面部で反射してから第２光学開口から出射するように構成するには、一対の光反射面部を光軸に対して４５度未満の傾斜角（σ／２）に設置する必要がある。例えば、傾斜角が３０度の場合、光軸方向に入射した光のいずれか一方の光反射面部に対する入射角は６０度になり、一対の光反射面部間の角度σは６０度であるから、上記一方の光反射面部による反射光がさらに他方の光反射面部に入射する場合には、当該反射光における他方の光反射面部に対する入射角は０になり、光は第２光学開口１２ａから出射することができない。この場合に光軸方向に入射する光を全て第２光学開口１２ａから出射させるためには、一方の光反射面部に１回だけ反射させれば第２光学開口１２ａから出射させることができるようにする必要があり、このようにすると光学フィルタ装置の光軸方向の厚さ（第１光学開口１１ａと第２光学開口１２ａの光軸方向の距離）を第１光学開口１１ａの開口幅の３１／２／４倍未満とする必要がある。このように、傾斜角σ／２＝３０度のように上記傾斜角４５度未満の限界条件に近い領域では光学フィルタ装置の厚さがかなり制限されるため、第１光学開口１１ａの開口面積と第２光学開口１２ａの開口面積の比を十分に大きくすることができず、また、第２光学開口１２ａからの光の出射角も大きくなるので、実際には、上記傾斜角は２０度以下とすることが好ましく、１５度以下とすることがさらに望ましい。
【００３８】
本実施形態では、上記のように、第１光学開口１１ａに入射した光のうち、光軸方向から入射した光が全て第２光学開口１２ａから出射されるように、上記角度σ及び光軸方向の厚さ（或いは、第１光学開口１１ａと第２光学開口１２ａの寸法比）を設定してある。ただし、光軸方向から入射する光のみではなく、第１表面１１に対して所定値以下の入射角で入射した光が全て第２光学開口１２ａから出射されるように構成することがより望ましい。このように光軸に対して傾斜した光についても第２光学開口１２ａから全て出射されるように構成すると、上記角度σ及び厚さに関する設計条件はさらに厳しくなるので、通常、上記所定値は１０度以下とすることが好ましく、特に５度以下であることがより望ましい。
【００３９】
ここで、第１表面１１に対する入射角がある程度大きくなると、第１光学開口１１ａに入射した光であっても第２光学開口１２ａに到達せず、第１光学開口１１ａ側に戻ることがあるが、第１表面１１に対して大きな入射角（例えば上記の例では１０度或いは５度を越える角度）で入射する光（すなわち、入射方向と第１表面１１との間の角度差の小さい光）が光学的に用いられることは少なく、実際にそのような光成分が存在しても、当該光成分は通常は比較的少ない。また、第１表面１１に対する光の入射角が大きくなると、当該光が第２光学開口１２ａから出射される際の第２表面１２に対する出射角はさらに大きくなるので、当該光を利用することはきわめて難しいとともに、第２光学開口に到達せずに戻る光の第１表面からの出射角も大きいため、光学的に影響を与えにくい。
【００４０】
なお、第１光学開口１１ａに入射する光軸方向の光成分を増大させるには、第１表面１１の光入射側に、プリズムシートなどの集光板その他の光学素子を配置する方法が考えられる。例えば、一般的に液晶パネルとバックライトとの間に配置されるものと同様のプリズムシートであれば、これを相互に直交する姿勢で２枚配置することが好ましい。このようにすることで、光軸方向の（或いは光軸方向に近い入射方向を有する）光成分を増大させることができるため、光学フィルタ装置の透過率を高めることができ、或いは、上記の角度σ及び厚さに関する設計条件を緩和させることができる。
【００４１】
上記実施形態では、四角形の第１光学開口１１ａを有する光学フィルタ装置１０を示したが、第１光学開口１１ａの開口形状としては、図３に示す六角形、図４に示す三角形など、任意の多角形状を用いることができる。この場合、上記のいずれの例でも複数の第１光学開口が全て同一形状となっていて、各第１光学開口間が隣接する内部光反射面間の稜線を開口縁とするように隙間なく配列されているので、光透過率が高く、製造が容易になり、外観の均一性も向上する。ただし、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、複数の第１光学開口が相互に異なる開口形状を備えていてもよく、また、複数種類の開口形状の組み合わせとなるように構成されていてもよい。例えば、三角形と四角形の組み合わせ配列となっていてもよい。
【００４２】
また、上記のいずれの例でも、実質的に平面として構成された第１表面１１上に複数の第１光学開口が配列されているが、第１表面１１が凸面状若しくは凹面状に構成されていてもよい。この場合には、平面充填性を有しない開口形状でも第１表面を隙間なく埋め尽くすように構成することが可能になる。さらに、上記実施形態のように稜線を開口縁とする態様で第１光学開口１１ａが第１表面１１上に隙間なく形成されている必要は必ずしもなく、第１光学開口１１ａ間に隙間が存在しても構わない。この場合、当該隙間は単に光を透過させる開口として構成されていてもよく、或いは、光を透過させない吸収面や反射面として構成されていてもよい。
【００４３】
本実施形態の光学フィルタ装置を製造する方法としては、例えば、金属や樹脂を用いた射出成形、スタンプ（型押し）加工等を用いることができる。また、板状の基材にエッチング処理を施すことにより、上記第１光学開口１１ａ、導光路及び第２光学開口１２ａを形成してもよい。結晶構造を有する基板（例えば、シリコン基板）に対して特定のエッチング液を用いることで、基板表面に角錘状の凹部を形成できることは良く知られており、当該方法によって角錐台状の孔を形成することが可能である。さらに、合成樹脂などのような光反射性素材以外の素材で各種の成形を行った場合には、その後に内部反射面１３を形成するための反射性薄膜を、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング法などの塗布処理、或いは、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの成膜処理等によって形成することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
図５は、上記とは異なる構造を有する第２実施形態の光学フィルタ装置２０の構造を示す。この光学フィルタ装置２０においては、第１表面２１上に第１光学開口２１ａが一体に構成されていて、その第２表面２２側に、第１表面２１に頂点２０ｘｐを備えた多角錘状の突起２０Ｘが配列され、この突起２０Ｘの外面が内部光反射面２３を構成している。また、第２表面２２には、上記突起２０Ｘの基部間にスリット状又は孔状の第２光学開口２２ａ，２２ｂが形成されている。
【００４５】
図１乃至図４に示した第１実施形態の構造では、複数の第１光学開口が設けられ、これらにそれぞれ対応して内部光反射面が設けられ、この内部光反射面にそれぞれ対応して第２光学開口が設けられていた。しかし、図５に示す第２実施形態では、一体の第１光学開口２１ａが設けられ、この第１光学開口２１ａの第２表面２２側に内部光反射面２３が構成され、この内部光反射面２３の第２表面２２側に第２光学開口２２ａが形成されている。すなわち、第１光学開口２１ａは、その内部に複数の頂点２０ｃｐを含むように一体に構成されている。この構成においても、内部光反射面２３は第１光学開口２１ａ側に開くように光軸方向に対して傾斜し、第１光学開口２１ａに入射した光を第２光学開口２２ａに導くようになっている。また、第２光学開口２２ａの開口面積は第１光学開口２１ａの開口面積よりも小さく構成される。
【００４６】
図５に示す実施形態では、上記突起２０Ｘを多角錘状としているが、突起２０Ｘを円錐状や楕円錘状としてもよい。また、第２光学開口２２ａを突起２０Ｘの周囲に分割されたスリット状又は孔状に構成しているが、第２光学開口２２ａを一体の閉じた周回状の開口としてもよい。この場合には、複数の突起２０Ｘの間を透明な樹脂で接続したり、透明な基板上に複数の突起２０Ｘを固定したりする構造によって一体化することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
次に、図６を参照して本発明に係る第３実施形態の光学フィルタ装置３０について説明する。この光学フィルタ装置３０では、上記第１実施形態や第２実施形態に示す光学フィルタ装置と同じ構造を有する光学フィルタ部３０Ａ，３０Ｂを有し、この光学フィルタ部３０Ａと３０Ｂを光軸方向（図示上下方向、すなわち、第１表面及び第２表面に垂直な方向）に積層配置してなる。光学フィルタ部３０Ａには、それぞれが上記いずれかの実施形態と同様の、第１表面３１Ａ、第１光学開口３１Ａａ、第２表面３２Ａ、第２光学開口３２Ａａ、内部反射面３３Ａが設けられている。また、光学フィルタ部３０Ｂには、それぞれが上記いずれかの実施形態と同様の、第１表面３１Ｂ、第１光学開口３１Ｂａ、第２表面３２Ｂ、第２光学開口３２Ｂａ、内部反射面３３Ｂが設けられている。
【００４８】
本実施形態において、光学フィルタ部３０Ａの第２光学開口３２Ａａと、光学フィルタ部３０Ｂの第２光学開口３２Ｂａとは相互に光軸方向に重ならないように構成されている。具体的には、光学フィルタ部３０Ｂの第２光学開口３２Ｂａは、光学フィルタ部３０Ａにおける上記第２光学開口３２Ａａの形成領域以外の第２表面３２Ａと光軸方向に完全に重なるように構成されている。また、光学フィルタ部３０Ａの第２光学開口３２Ａａを出射した光が実質的に全て光学フィルタ部３０Ｂの第１光学開口３１Ｂａに入射するように構成されている。このように構成するためには、光学フィルタ部３０Ａと３０Ｂを相互に平面方向に同一の周期構造を有するものとすればよい。
【００４９】
この実施形態では、上記構成により、光学フィルタ部３０Ｂの第２光学開口３２Ｂａに入射した光は、そのまま光軸方向に進んでも光学フィルタ部３０Ａの第２光学開口３２Ａａに到達しないので、第２表面３２Ａ，３２Ｂから第１表面３１Ａ，３１Ｂに向かう光の透過率がさらに低減される。特に、第２光学開口３２Ｂａに入射した光の全てが第２光学開口３２Ａａに入射しないように構成されることが最も望ましい。
【００５０】
また、光学フィルタ部３０Ａにおける第２光学開口３２Ａａの開口領域を除いた第２表面３２Ａを光反射面とすることにより、第２光学開口３２Ｂａに入射した光を第２表面３２Ａで反射させ、そのまま、或いは、内部光反射面３３Ｂを介して再び第２光学開口３２Ｂａから出射させるように構成することにより、第２表面から第１表面へ向かう光に対する光反射率をさらに高めることができる。すなわち、光学フィルタ装置３０全体の光の利用効率を向上させることができる。
【００５１】
なお、図示例では、各光学フィルタ部３０Ａ，３０Ｂを単層の第１実施形態や第２実施形態と同様の寸法形状として描いてあるが、第１実施形態や第２実施形態と同様の上記の傾斜角（σ／２）及び光軸方向の厚さに関する設計条件を装置全体（２層全体）で充足するためには、各光学フィルタ部３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの設計条件をより厳しく設定する必要がある。
【００５２】
［第４実施形態］
次に、図７を参照して本発明に係る第４実施形態について説明する。この第４実施形態は基本的に上記第３実施形態をベースとするものであるので、同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。また、本実施形態を上記の第１実施形態や第２実施形態とベースとするものに変更しても構わない。
【００５３】
本実施形態の光学フィルタ装置３０′は、光学フィルタ部３０Ｂの第２表面３２Ｂ上に塗装などの表面被覆層３４を形成したものである。この表面被覆層３４は、第２表面３２Ｂ上の第２光学開口３２Ｂａには形成されていない。表面被覆層３４は、塗装に限らず、金属や酸化物等の無機材料若しくは合成樹脂等の有機材料で構成された薄膜であればよく、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング法などの各種の塗布処理、或いは、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの各種の成膜処理等で形成することができる。
【００５４】
上記の各実施形態の光学フィルタ装置は、時計の文字板、液晶装置の反射板などの表示部材として用いることができる。この場合、上記のように表面被覆層３４を形成することで、種々の外観を形成することが可能になる。また、上記の表面被覆層３４を設ける代わりに、或いは、上記表面被覆層３４の下地面として、第２表面３２Ｂにブラスト処理、筋目加工、粗面化処理などの各種加工を施してもよい。
【００５５】
［第５実施形態］
次に、図８を参照して、本発明に係る第８実施形態として上記光学フィルタ装置を用いた表示機器の構成例について説明する。光学フィルタ装置１０の第１表面１１側にはバックライト１が配置されている。このバックライト１は面状光源であり、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）や冷陰極管などの光源と、この光源と対向する端面を備えた導光板と、導光板の背後に配置された反射板とからなるサイドライトタイプの導光パネル構造その他の各種の導光パネル構造を有するものやＥＬ（有機ルミネッセンス）素子などで構成できる。
【００５６】
また、光学フィルタ装置１０の第２表面１２側には液晶パネル２が配置される。この液晶パネル２は、例えば、透明基板３と４をシール材５で貼り合わせ、基板間に液晶６を封入したものであり、液晶６に電界を付与するための電極構造（図示せず）を備えている。この液晶パネル２には、平面方向に配列された複数の画素６ｘが設けられ、上記電極構造により画素６ｘ毎に光学状態（光透過率）を独立して制御できるように構成されている。液晶パネル６には、図示しない遮光層やアクティブ素子などによって遮光され、画素６ｘとして機能しない画素間領域が設けられているため、画素６ｘのみが実質的に開口し、所定の光学状態を実現できるものとなっている。
【００５７】
光学フィルタ装置１０は、複数の第２光学開口１２ａが光軸方向（図示左右方向）に画素６ｘとほぼ重なるように液晶パネル２に対して配置され、第２光学開口１２ａから出射される光の大部分が画素６ｘに集光された状態で照射されるように構成されている。
【００５８】
本実施形態では、バックライト１から放射される照明光は光学フィルタ装置１０の第１光学開口１１ａから入射し、内部光反射面１３で集光されて第２光学開口１２ａから出射されるが、第２光学開口１２ａは上述のように光軸方向に画素６ｘと重なるように配置されているので、液晶パネル２の表面のうち画素６ｘに相当する表面領域に光が集中的に照射されることになり、その結果、液晶パネル２の開口率（パネルの駆動領域の全面積に対する画素６ｘとして機能する部分の面積比率）を高めた場合と実質的に同じ効果を得ることができる。
【００５９】
［第６実施形態］
次に、図９を参照して本発明に係る第６実施形態について説明する。この実施形態では、上記の光学フィルタ装置１０を遮光部材、例えばブラインド或いはカーテンなどとして構成している。この場合、光学フィルタ装置１０を、第１表面１１を屋外に向け、第２表面１２を室内に向けた姿勢で設置する。このように光学フィルタ装置１０を建物の窓に沿って配置することで、屋外から照射される外光を室内へ多く取り込むことができる一方、室内から屋外へ漏れる光をある程度制限することができるため、室内の様子を外部から視認できないように構成できる。
【００６０】
上記各実施形態では内部光反射面１３が光軸に対して傾斜した平面で構成されているが、本実施形態では、内部光反射面１３′が曲面となっている。この場合でも、上記とほぼ同様に第１表面１１側から第１光学開口１１ａに入射した光を第２光学開口１２ａへ導くことができる。ここで、内部光反射面１３′は光軸と平行な断面上において曲線となる輪郭を備えた曲面となっているが、光軸と直交する断面上において曲線となる輪郭を備えた曲面であってもよい。また、内部光反射面１３′は、図示例では光軸と平行な断面上において凹曲線状の輪郭を備えた凹曲面となっているが、凸曲線状の輪郭を備えた凸曲面となっていても構わない。
【００６１】
［第７実施形態］
次に、図１０を参照して本発明に係る電子機器、或いは、時計として構成された第７実施形態について説明する。この実施形態では、電子機器（時計）５０の本体（例えば、時計のムーブメント）５１の前面側にバックライト５２を配置し、このバックライト５２のさらに前面側に上記いずれかの実施形態と同様の構造を有する光学フィルタ装置５３を配置する。なお、この実施形態では、時計ケース（胴）５６、裏蓋５７、表示窓（ガラス）５８等を含む外装ケース構造を有している。
【００６２】
この光学フィルタ装置５３は、第１表面をバックライト５２側に向け、第２表面を前面に向けた姿勢で配置される。また、光学フィルタ装置５３の第２表面上には、上記第４実施形態にて説明した各種の表面構造５４（上記表面被覆層や表面凹凸構造など）を形成することが好ましい。また、光学フィルタ装置５３の前面側には、上記本体５１によって駆動される指針５５などの表示手段が配備される。
【００６３】
この実施形態によれば、光学フィルタ装置５３を表示部の一部として用いることにより、バックライト５２からの照明光を効率的に前面側（表示部側）に出射させることができるとともに、バックライト５２を点灯していない場合でも、光学フィルタ装置５３の第２表面若しくはその表面構造５４によって所定の外観を得ることができる。
【００６４】
［第８実施形態］
次に、図１１を参照して本発明に係る電子機器、或いは、時計として構成された第８実施形態について説明する。この実施形態の電子機器（時計）６０では、本体６１の前面側に、第７実施形態と同様にバックライト６２、光学フィルタ装置６３を順次に配置し、その第２表面上に表面構造６４を構成している。また、指針６５は上記と同様に光学フィルタ装置６３とともに表示部を構成する。なお、本実施形態においても第７実施形態と同様の外装ケース構造を有するが、上記と同じであるので、図示及び説明を省略する。
【００６５】
この実施形態では、光学フィルタ装置６３は合成樹脂などの電波を透過可能な素材で構成され、その内部光反射面を反射性素材で構成された薄膜によって形成している。また、本体６１の内部には受信アンテナ６１ａが配置され、この受信アンテナ６１ａによって外部から送信された電波を受信し、本体６１内で当該電波によって得られた情報、例えば、標準時刻データなどを利用できるように構成されている。
【００６６】
この実施形態では、第７実施形態の機能に加えて、本体６１内に配置された受信アンテナ６１ａによって表示部を通して電波を良好に受信できるように構成されている。すなわち、光学フィルタ装置６３が電波を透過する素材で構成されているため、光学フィルタ装置６３による受信障害が発生しにくく、また、その第２光学開口を通して電波が進入することもできるため、受信感度を高めることができる。このとき、内部光反射面を構成するために金属薄膜などを形成しても、その厚さは十分に薄く形成できるので、受信感度にはほとんど影響を与えない。
【００６７】
［第９実施形態］
次に、図１２を参照して本発明に係る表示機器として構成された第９実施形態について説明する。この実施形態の電子機器（表示機器）７０では、バックライト７１の前面側に、上記いずれかの構成を備えた光学フィルタ装置７２を配置し、光学フィルタ装置７２の前面側に液晶パネル７３を配置している。ここで、光学フィルタ装置７２は、第１表面をバックライト７１側に向け、第２表面を液晶パネル７３側に向けて設置されている。また、光学フィルタ装置７２は、上記第１実施形態で述べたように、第２項光学開口の開口領域を除く第２表面が光反射面として構成されている。
【００６８】
本実施形態では、液晶パネル７３は、光学フィルタ装置７２を通して照射されるバックライト７１の照明光を利用して透過型表示が可能であるとともに、バックライト７１を消灯した状態では、外光が前面側（図示上方）から入射することで、光学フィルタ装置７２の第２表面が反射面として機能し、反射型表示が実現できるように構成されている。
【００６９】
なお、この実施形態においても、上記第５実施形態と同様に、光学フィルタ装置７２の第２光学開口を液晶パネル７３の画素に対応させて配置することができるが、第２光学開口が画素に対応していなくても、バックライト７１から照射される照明光を第２光学開口を通して液晶パネル７３の各画素に十分に照射できるように構成されていればよい。例えば、第２光学開口の開口密度が画素密度より十分に高くなるように構成されていたり、或いは、第２光学開口からの出射光の出射角度分布が液晶パネル７３の画素配列との完全な整合性を要求しないほどに広がるように構成されていたりすればよい。
【００７０】
なお、この実施形態は、表示機器として構成されたものであるが、上記第７実施形態や第８実施形態のように本体５１，６１を備えた各種の電子機器若しくは時計に光発電機能や光検出機能を付加してなる機器として構成することも可能である。
【００７１】
［第１０実施形態］
次に、図１３を参照して本発明に係る電子機器、或いは、時計として構成された第９実施形態について説明する。この実施形態の電子機器（時計）８０では、太陽電池等からなる光電変換素子８１の前面側に光学フィルタ装置８２を配置してある。光学フィルタ装置８２は、第２表面が光電変換素子８１側に向き、第１表面が光電変換素子８１とは反対側に向くように設置される。この光学フィルタ装置８２における第２光学開口の開口領域以外の第２表面は光反射面として構成されている。
【００７２】
この実施形態では、前面側（図示上方）から入射した外光が光学フィルタ装置８２を通過して光電変換素子８１に効率的に照射されるとともに、光学フィルタ装置８２を透過した光が光電変換素子８１の表面で反射されても、光学フィルタ装置８２の第２光学開口が第１光学開口よりも小さな開口面積を有していることにより、光電変換素子８１の表面反射光は光学フィルタ装置８２を再透過しにくく、大部分がその第２表面にて再反射されて、再び光電変化素子８１に戻る。したがって、光電変換素子８１の表面反射による光電変換効率の低下を抑制することができ、全体として光電変換効率を向上させることができる。
【００７３】
なお、この実施形態において、光学フィルタ装置８２の第２表面を光反射面として構成しない場合には、光電変換素子８１の表面反射光の再取り込みによる光電変換量の増加を期待することは難しくなるが、前面側から光学フィルタ装置８２を見た場合に光学フィルタ装置８２を通して光電変換素子８１の外観が透けて見えるといったことがなくなるので、外観を向上させることができる。
【００７４】
なお、この実施形態では、上記光電変換素子８１に太陽電池などの発電機能を有する素子を用いることで光発電機器を構成することができ、また、上記光電変換素子８１に光学センサ（画像センサ）を用いることで光検出器や撮像装置を構成することができるが、上記第７実施形態や第８実施形態のように本体５１，６１を備えた各種の電子機器若しくは時計に光発電機能、光検出機能、撮影機能等を付加した機器として構成することも可能である。
【００７５】
尚、本発明の光学フィルタ装置並びにこれを備えた電子機器及び時計は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態の光学フィルタ装置の端面（図２のＩ−Ｉ線に沿った端面）を示す縦端面図。
【図２】第１実施形態の光学フィルタ装置を第１表面側から見た平面図。
【図３】第１実施形態の変形例の平面図。
【図４】第１実施形態の別の変形例の平面図。
【図５】第２実施形態の光学フィルタ装置の平面図。
【図６】第３実施形態の光学フィルタ装置の端面図。
【図７】第４実施形態の光学フィルタ装置の端面図。
【図８】第５実施形態の電子機器（表示機器）の概略断面図。
【図９】第６実施形態の光学フィルタ装置で構成される被覆部材の使用態様を示す概略説明図。
【図１０】第７実施形態の電子機器（時計）の概略断面図。
【図１１】第８実施形態の電子機器（時計）の概略断面図。
【図１２】第９実施形態の電子機器（表示機器）の概略断面図。
【図１３】第１０実施形態の電子機器（光発電機器若しくは光センサ）の概略断面図。
【図１４】ハーフミラーの構成例を示す概略断面図。
【図１５】多孔板の構成例を示す概略断面図。
【図１６】時計の文字板の構成例を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００７７】
１０…光学フィルタ装置、１１…第１表面、１１ａ…第１光学開口、１２…第２表面、１２ａ…第２光学開口、１３…内部光反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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