(57)【要約】【課題】ゴーストの光量を小さくし得る光学素子及びゴーストの光量が小さい光学装置を提供する。【解決手段】光学的機能膜２４は、第１の領域ａ１における、第１の領域ａ１から素子本体２１内に再入射しようとする光Ａ４の平均光反射率Ｒ１−１が、第１の領域ａ１の上に光学的機能膜２４が形成されていない場合の、第１の領域ａ１における、第１の領域ａ１から素子本体２１内に再入射しようとする光Ａ４の平均光反射率Ｒ１−０よりも高く、かつ、素子本体２１内を伝搬して第２の領域ａ２に入射した光Ａ１の平均光反射率Ｒ２−１が、第２の領域ａ２の上に光学的機能膜２４が形成されていない場合の、素子本体２１内を伝搬して第２の領域ａ２に入射した光Ａ１の平均光反射率Ｒ２−０よりも低くなるように構成されている。【選択図】図４
2011191402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入射する光入射面及び前記光入射面から入射した光が出射する光出射面を有する素子本体を有する光学素子と、
を備える光学装置の光学素子であって、
前記光出射面は、光軸を中心として不連続に設けられている複数のレンズ面と、隣接する前記レンズ面間を接続している非レンズ面とを含み、
前記レンズ面及び非レンズ面は、あるレンズ面において反射した光の少なくとも一部が、当該レンズ面に連なる非レンズ面から前記素子本体外に出射した後に、当該レンズ面に対して前記非レンズ面を介して隣接するレンズ面から前記素子本体内に再入射するように設けられており、
前記レンズ面は、前記素子本体内への再入射光が入射する第１の領域と、前記素子本体内への再入射光となる反射光を形成する第２の領域とを有し、
前記レンズ面を覆うように形成されている光学的機能膜を備え、
前記光学的機能膜は、前記第１の領域における、前記第１の領域から前記素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率が、前記第１の領域の上に前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記第１の領域における、前記第１の領域から前記素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率よりも高く、かつ、前記素子本体内を伝搬して前記第２の領域に入射した光の平均光反射率が、前記第２の領域の上に前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記素子本体内を伝搬して前記第２の領域に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている光学素子。
【請求項２】
前記光学的機能膜は、前記素子本体内を伝搬して前記レンズ面に入射した光の平均光反射率が、前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記素子本体内を伝搬して前記レンズ面に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学的機能膜の前記第１の領域の上に位置する第１の部分は、前記光学的機能膜の前記第２の領域の上に位置する第２の部分よりも薄い請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の部分と、前記第２の部分とは、同一の膜構成を有する請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２の領域の一部が前記第１の領域の一部と重なっている請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
光源と、
前記光源からの光が入射する光入射面及び前記光入射面から入射した光が出射する光出射面を有する素子本体を有する光学素子と、
を備える光学装置であって、
前記光出射面は、光軸を中心として不連続に設けられている複数のレンズ面と、隣接する前記レンズ面間を接続している非レンズ面とを含み、
前記レンズ面及び非レンズ面は、あるレンズ面において反射した光の少なくとも一部が、当該レンズ面に連なる非レンズ面から前記素子本体外に出射した後に、当該レンズ面に対して前記非レンズ面を介して隣接するレンズ面から前記素子本体内に再入射するように設けられており、
前記レンズ面は、前記素子本体内への再入射光が入射する第１の領域と、前記素子本体内への再入射光となる反射光を形成する第２の領域とを有し、
前記光学素子は、前記レンズ面を覆うように形成されている光学的機能膜をさらに有し、
前記光学的機能膜は、前記第１の領域における、前記第１の領域から前記素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率が、前記第１の領域の上に前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記第１の領域における、前記第１の領域から前記素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率よりも高く、かつ、前記素子本体内を伝搬して前記第２の領域に入射した光の平均光反射率が、前記第２の領域の上に前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記素子本体内を伝搬して前記第２の領域に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている光学装置。
【請求項７】
前記光学的機能膜は、前記素子本体内を伝搬して前記レンズ面に入射した光の平均光反射率が、前記光学的機能膜が形成されていない場合の、前記素子本体内を伝搬して前記レンズ面に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
前記第１の部分と、前記第２の部分とは、同一の膜構成を有する請求項７に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及びそれを備える光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、液晶表示装置などの光学装置において、光の集光や拡散に用いられるレンズとして、フレネルレンズ面を有するフレネルレンズシートが用いられている。フレネルレンズシートは、シート厚みが薄いにも関わらず、大きな光学的パワーを有する。このため、フレネルレンズシートを用いることにより、光学装置の高機能化と小型化を図ることが可能となる。
【０００３】
ところで、フレネルレンズシートについても、通常の光学素子と同様に、透過率が高いことが求められる。このため、例えば、下記の特許文献１などにおいて、フレネルレンズシートの光入出面に反射防止膜を設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８６７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究の結果、上記特許文献１に記載のように、フレネルレンズシートの少なくとも一方の入出面に反射防止膜を設けた場合に、ゴースト光の光量が大きくなる場合があることを見出した。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゴーストの光量を小さくし得る光学素子及びゴーストの光量が小さい光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、鋭意研究の結果、ゴースト光が発生する最も大きな原因が、フレネルレンズシートのレンズ面において反射され、非レンズ面からフレネルレンズシートの外に一旦出射した光が、隣接するレンズ面から再度フレネルレンズシートに入射した再入射光にあることを見出した。この再入射光は、フレネルレンズシートの光入射面に対する入射角が小さい。このため、再入射光が光入射面において反射されて、光出射面から出射するまでの光路が短い。従って、再入射光は、強いゴースト光の発生要因となり得る。本発明者は、上記知見を得た結果、上記再入射光を小さくすることにより、ゴースト光の発生を抑制し得ることを見出し、本発明を成すに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る光学素子は、光源と、光源からの光が入射する光入射面及び光入射面から入射した光が出射する光出射面を有する素子本体を有する光学素子とを備える光学装置の光学素子である。光出射面は、複数のレンズ面と、非レンズ面とを含む。複数のレンズ面は、光軸を中心として不連続に設けられている。非レンズ面は、隣接するレンズ面間を接続している。レンズ面及び非レンズ面は、あるレンズ面において反射した光の少なくとも一部が、当該レンズ面に連なる非レンズ面から素子本体外に出射した後に、当該レンズ面に対して非レンズ面を介して隣接するレンズ面から素子本体内に再入射するように設けられている。レンズ面は、第１の領域と、第２の領域とを有する。第１の領域は、素子本体内への再入射光が入射する領域である。第２の領域は、素子本体内への再入射光となる反射光を形成する領域である。本発明に係る光学素子は、レンズ面を覆うように形成されている光学的機能膜を備えている。光学的機能膜は、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率が、第１の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率よりも高く、かつ、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率が、第２の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている。
【０００９】
本発明においては、光学的機能膜が設けられている。そして、その光学的機能膜により、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率が、第１の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率よりも高くされている。また、光学的機能膜により、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率が、第２の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率よりも低くされている。このため、光学的機能膜が設けられていない場合と比較して、第２の領域において発生する反射光の強度が小さく、かつ、第２の領域において発生した反射光は、高い反射率で第１の領域において反射され、素子本体内へ再入射することが抑制されている。従って、強いゴースト光の主たる発生原因となる再入射光の光量を効果的に小さくすることができる。その結果、本発明に係る光学素子を用いることにより、ゴースト光が抑制された光学装置を実現することができる。
【００１０】
本発明において、光学的機能膜は、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率が、光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されていることが好ましい。
【００１１】
透過光を使用する光学素子においては、ゴーストを抑制し得ることと共に、透過率が高いことも重要である。ここで、この構成においては、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率が、光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率よりも低い。このため、光学的機能膜が形成されていない場合よりも、透過光の光量を増大させることができる。従って、本発明に係る光学素子を用いることにより、ゴースト光が抑制されていると共に、コントラストが高い光学装置を実現することができる。
【００１２】
本発明において、上記特徴を有する光学的機能膜を実現する方法は、特に限定されない。例えば、光学的機能膜を所定の膜構成とすると共に、光学的機能膜の第１の領域の上に位置する第１の部分を、光学的機能膜の第２の領域の上に位置する第２の部分よりも薄くすることにより、上記特徴を実現してもよい。
【００１３】
光学的機能膜の第１の部分と第２の部分とは、膜構成が相互に異なっていてもよいが、光学的機能膜の第１の部分と第２の部分とは、同一の膜構成を有することが好ましい。この場合、光学的機能膜の第１の部分と第２の部分との境界において、光学的特性の変化が少なくなるため、より高い光学特性を実現することができる。また、光学的機能膜の作製が容易となるため、光学素子の製造容易性が向上する。
【００１４】
なお、本発明において、光学的機能膜の第１の領域の一部と、第２の領域の一部とが重なっていてもよい。
【００１５】
本発明に係る光学装置は、上記本発明に係る光学素子を備えている。すなわち、本発明に係る光学装置は、光源と、光学素子とを備えている。光学素子は、素子本体を有する。素子本体は、光入射面及び光出射面を有する。光入射面は、光源からの光が入射する面である。光出射面は、光入射面から入射した光が出射する面である。光出射面は、複数のレンズ面と、非レンズ面とを含む。複数のレンズ面は、光軸を中心として不連続に設けられている。非レンズ面は、隣接するレンズ面間を接続している。レンズ面及び非レンズ面は、あるレンズ面において反射した光の少なくとも一部が、当該レンズ面に連なる非レンズ面から素子本体外に出射した後に、当該レンズ面に対して非レンズ面を介して隣接するレンズ面から素子本体内に再入射するように設けられている。レンズ面は、第１の領域と、第２の領域とを有する。第１の領域は、素子本体内への再入射光が入射する領域である。第２の領域は、素子本体内への再入射光となる反射光を形成する領域である。光学素子は、レンズ面を覆うように形成されている光学的機能膜をさらに有する。光学的機能膜は、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率が、第１の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率よりも高く、かつ、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率が、第２の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されている。
【００１６】
本発明に係る光学装置では、上記本発明に係る光学素子を有しているため、ゴースト光の発生が抑制されている。
【００１７】
本発明に係る光学装置では、光学的機能膜は、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率が、光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率よりも低くなるように構成されていることが好ましい。この場合、光学装置のコントラストをより高めることができる。
【００１８】
本発明に係る光学装置では、光学的機能膜の第１の部分と、第２の部分とは、同一の膜構成を有することが好ましい。この場合、光学装置の光学性能がより向上すると共に、光学装置の製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ゴーストの光量を小さくし得る光学素子及びゴーストの光量が小さい光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施した一実施形態に係る光学装置の要部を表す模式的断面図である。
【図２】本発明を実施した一実施形態における光学素子の一部を拡大した模式的断面図である。
【図３】本発明を実施した一実施形態における光学素子への入射光及び出射光を説明するための模式図である。
【図４】本発明を実施した一実施形態における光学素子への入射光及び出射光を説明するための模式図である。
【図５】実験例１〜４において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率と、光Ａ４のレンズ面２３ａの第１の領域ａ１における光反射率とを表すグラフである。
【図６】実験例１〜４における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０またはＲ０−１）と、ゴースト比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明を実施した一実施形態に係る光学装置の要部を表す模式的断面図である。図２は、本発明を実施した一実施形態における光学素子の一部を拡大した模式的断面図である。図３は、本発明を実施した一実施形態における光学素子への入射光及び出射光を説明するための模式図である。図４は、本発明を実施した一実施形態における光学素子への入射光及び出射光を説明するための模式図である。
【００２２】
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す光学装置１を例に挙げて説明する。但し、光学装置１及び光学装置１に含まれる光学素子２０は、単なる例示である。本発明に係る光学素子及び光学装置は、光学素子２０及び光学装置１に何ら限定されない。
【００２３】
図１に示すように、光学装置１は、光源１０と、光学素子２０とを備えている。
【００２４】
光源１０の種類は、特に限定されない。光源１０は、例えば、ハロゲンランプなどのランプや、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やＥＬ素子などの発光素子により構成することができる。
【００２５】
光学素子２０は、光源１０の光出射側に配置されている。光学素子２０は、シート状の素子本体２１を備えている。素子本体２１は、光源１０からの光を透過させる材料からなる。具体的には、素子本体２１は、例えば、樹脂やガラスなどにより形成することができる。
【００２６】
素子本体２１は、光入射面２２と、光出射面２３とを備えている。光源１０からの光は、光入射面２２から素子本体２１内に入射する。素子本体２１内に入射した光は、素子本体２１の内部を伝搬し、光出射面２３から素子本体２１外へ出射する。
【００２７】
光入射面２２の形状は、特に限定されない。光入射面２２は、光学的パワーを有する面であってもよいし、光学的パワーを有さない面であってもよい。すなわち、光入射面２２は、平面状に形成されていてもよいし、凹面状または凸面状に形成されていてもよい。なお、本実施形態では、光入射面２２は、平面状に形成されている例について説明する。
【００２８】
光出射面２３は、所謂フレネルレンズ面に形成されている。具体的には、光出射面２３は、複数のレンズ面２３ａと、複数の非レンズ面２３ｂとを有する。複数のレンズ面２３ａは、光学素子２０の光軸Ｃを中心として、半径方向に不連続に設けられている。非レンズ面２３ｂは、隣接するレンズ面２３ａ間を接続している。すなわち、複数のレンズ面２３ａ及び複数の非レンズ面２３ｂは、半径方向に沿って交互に設けられている。
【００２９】
なお、レンズ面２３ａ及び非レンズ面２３ｂのそれぞれは、平面状であってもよいし、凹面状または凸面状であってもよい。
【００３０】
光出射面２３のうちの少なくともレンズ面２３ａの上には、光学的機能膜２４が形成されている。レンズ面２３ａは、この光学的機能膜２４により覆われている。なお、本実施形態では、光学的機能膜２４は、レンズ面２３ａの上にのみ形成されている例について説明する。但し、光学的機能膜２４は、レンズ面２３ａの上と共に、非レンズ面２３ｂの上にも形成されていてもよい。
【００３１】
次に、図１〜図４を参照しながら、本実施形態における光出射面２３の構成について詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態では、図４に示すように、複数のレンズ面２３ａ及び非レンズ面２３ｂにより構成されている光出射面２３は、あるレンズ面２３ａにおいて反射した光の少なくとも一部が、そのレンズ面２３ａに連なる非レンズ面２３ｂから素子本体２１外に出射した後に、そのレンズ面２３ａに対して非レンズ面２３ｂを介して隣接しているレンズ面２３ａから素子本体２１内に再入射するように設けられている。
【００３３】
具体的には、本実施形態では、図３及び図４に示すように、光源１０（図１を参照）から出射した光Ａ１は、素子本体２１の光入射面２２により構成されている光学素子２０の光入射面２０ａ（図３を参照）から光学素子２０内に入射する。光学素子２０内へ入射した光Ａ１は、光学素子２０内を伝搬してレンズ面２３ａに入射する。光Ａ１のうちの一部の光は、光学的機能膜２４（図４を参照。図３では、描画を省略している。）を透過して、光学素子２０の光出射面２０ｂから出射光Ａ２として出射する。
【００３４】
光Ａ１の出射光Ａ２となった光以外の光は、レンズ面２３ａにおける反射光となる。このレンズ面２３ａにおける反射光のうちの光Ａ３は、非レンズ面２３ｂから出射せず、素子本体２１内を伝搬する。一方、レンズ面２３ａにおける反射光のうちの光Ａ４は、このレンズ面２３ａに連なる非レンズ面２３ｂから素子本体２１外へと一旦出射し、その後、素子本体２１内に再入射する。
【００３５】
図４に示すように、光Ａ３は、レンズ面２３ａの底側部分で反射された光により構成されている。一方、光Ａ４は、レンズ面２３ａの頂部側部分で反射された光により構成されている。ここでは、図４に示すように、レンズ面２３ａのうち、光Ａ４を形成する領域を、第２の領域ａ２とする。レンズ面２３ａのうち、光Ａ４が素子本体２１内に再入射する領域を、図４は、第１の領域ａ１とする。なお、第１の領域ａ１と、第２の領域ａ２とは、重なっていないが、第１の領域ａ１と、第２の領域ａ２とは、光出射面２３の形状によっては、重畳することもある。
【００３６】
なお、レンズ面２３ａは、光学装置１において使用する光が出射する面であって、その光を屈折させる面である。一方、非レンズ面２３ｂは、光学装置１において使用する光が実質的に出射しない面である。
【００３７】
次に、本実施形態における光学的機能膜２４の構成について詳細に説明する。以下の説明において、
Ｒ１−１：光学素子２０の第１の領域ａ１における、第１の領域ａ１から素子本体２１内に再入射しようとする光Ａ４の平均光反射率、
Ｒ１−０：第１の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、第１の領域における、第１の領域から素子本体内に再入射しようとする光の平均光反射率、
Ｒ２−１：素子本体２１内を伝搬して第２の領域ａ２に入射した光（すなわち、第２の領域ａ２における、第２の領域ａ２から素子本体２１外へ出射しようとする光）Ａ１の平均光反射率、
Ｒ２−０：第２の領域の上に光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬して第２の領域に入射した光の平均光反射率、
Ｒ０−１：レンズ面２３ａ全体における、素子本体２１内を伝搬してレンズ面２３ａに入射した光（すなわち、レンズ面２３ａ全体における、レンズ面２３ａから素子本体２１外へ出射しようとする光）Ａ１の平均光反射率、
Ｒ０−０：レンズ面状に光学的機能膜が形成されていない場合の、素子本体内を伝搬してレンズ面に入射した光の平均光反射率、
とする。
【００３８】
まず、本実施形態における光学的機能膜２４の構成について詳述するに先立って、強いゴースト光が発生する原理について、図３を参照しながら説明する。
【００３９】
ゴースト光は、光学素子２０において光の反射が繰り返され、所望しない位置に出射された光のことをいう。図３に示す例では、光Ａ３，Ａ４が、素子本体２１の光入射面２２で光出射面２０ｂ側に反射され、かつ、その光が光出射面２０ｂから出射したときにゴースト光が発生する。
【００４０】
ここで、光Ａ３は、レンズ面２３ａで反射された後に、非レンズ面２３ｂから出射せずに、素子本体２１内を光入射面２２側に伝搬する光である。この光Ａ３は、素子本体２１に入射してから、光出射面２０ｂから再度出射するまでに通過する素子本体２１内の経路が長い。このため、光Ａ３は、素子本体２１の光吸収によって、光出射面２０ｂから再度出射するまでに十分に減衰される。従って、たとえ光Ａ３が光入射面２２において全反射したとしても、光Ａ３は、強いゴースト光として光出射面２０ｂから出射され難い。
【００４１】
それに対して、光Ａ４は、レンズ面２３ａにおいて反射された後に、一旦、非レンズ面２３ｂから素子本体２１外に出射し、レンズ面２３ａから素子本体２１内に再度入射し、再入射光Ａ５となる。このため、光Ａ４が素子本体２１に再度入射するまでに、非レンズ面２３ｂとレンズ面２３ａにおいて屈折する。その結果、再入射光Ａ５の光入射面２２に対する入射角は小さくなる場合がある。従って、光入射面２２に対する入射角が小さい再入射光Ａ５は、素子本体２１内に再度入射してから出射するまでに通過する素子本体２１内の経路が短い。従って、再入射光Ａ５は、素子本体２１内における減衰量が小さい。その結果、再入射光Ａ５の光入射面２２における反射光Ａ６は、強いゴースト光Ａ７となりやすい。
【００４２】
以上より、強いゴースト光Ａ７の発生を抑制するためには、再入射光Ａ５の光量を如何に小さくするかが問題となる。
【００４３】
ここで、本実施形態では、光学的機能膜２４は、平均光反射率Ｒ１−１が、平均光反射率Ｒ１−０よりも高く、かつ平均光反射率Ｒ２−１が、平均光反射率Ｒ２−０よりも低くなるように構成されている。このため、本実施形態では、平均光反射率Ｒ２−１が、平均光反射率Ｒ２−０よりも低い。よって、まず、光Ａ１の第２の領域ａ２における反射が抑制されている。すなわち、発生する光Ａ４の光量が小さい。さらに、平均光反射率Ｒ１−１が、平均光反射率Ｒ１−０よりも高い。このため、発生した光Ａ４の第１の領域ａ１からの素子本体２１内への入射も抑制されている。すなわち、光Ａ４が再入射光Ａ５となる割合も小さくされている。よって、本実施形態では、強いゴースト光Ａ７の原因となる再入射光Ａ５の発生を効果的に抑制することができる。従って、本実施形態の光学素子２０を用いることにより、ゴースト光の光量が抑制された光学装置１を実現することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、光学的機能膜２４は、平均光反射率Ｒ０−１が平均光反射率Ｒ０−０よりも低くなるように構成されている。このため、光学的機能膜２４が形成されている本実施形態では、光学的機能膜が形成されていない場合よりも、出射光Ａ２の光量を大きくすることができる。従って、本実施形態の光学素子２０を用いることにより、コントラストの高い光学装置１を実現することができる。
【００４５】
なお、上記のような特徴を有する光学的機能膜２４は、例えば、光学的機能膜２４の第１の領域ａ１と第２の領域ａ２とを含む全体を、相対的に屈折率が高い高屈折率膜と、相対的に屈折率が低い低屈折率膜との積層体とし、かつ、光学的機能膜２４の第１の領域ａ１上に位置する第１の部分ｂ１を、光学的機能膜２４の第２の領域ａ２上に位置する第２の部分ｂ２よりも薄くすることにより形成することができる。具体的には、本実施形態では、図２に示すように、光学的機能膜２４は、頂部側から底部側に向かって薄くなるように形成されている。
【００４６】
なお、相対的に屈折率が高い高屈折率膜は、例えば、Ｔｉ，Ｎｂ、Ｚｒ，Ｔａ，Ｌａ，Ｙ，Ｗ等の酸化物や窒化物により形成することができる。一方、相対的に屈折率が低い低屈折率膜は、シリコンやアルカリ土類金属の酸化物や、窒化物、フッ化物などにより形成することができる。
【００４７】
ところで、スパッタ法などにより、フレネルレンズ面上に光学的機能膜を形成する場合、フレネルレンズ面の谷部には、飛散した材料が付着しにくい。このため、フレネルレンズ面の谷部の上に形成される光学的機能膜は、その他の部分の上に形成される光学的機能膜よりも薄くなる傾向にある。従って、光学的機能膜に膜厚むらが生じることとなる。また、フレネルレンズ面上に光学的機能膜を形成した場合、光軸から離れるに従って、光学的機能膜への光の入射角が大きくなる傾向にある。このため、フレネルレンズ面の全体における光反射抑を抑制しようとした場合、上記光学的機能膜の膜厚むらや光入射角ばらつきを考慮して、広い反射抑制帯域幅を有する、例えば、数十層以上といった多層の光学的機能膜を設けることが必要となる。
【００４８】
しかしながら、例えば、上記本実施形態で要求される条件Ｒ１−１＞Ｒ１−０かつＲ２−１＜Ｒ２−０を満足させるためには、光学的機能膜２４の層数を少なくすることでも可能である。光学的機能膜２４の層数は、例えば、１５層以下であることが好ましく、１０層以下であることがより好ましく、８層以下であることがさらに好ましく、６層以下であることがなお好ましい。
【００４９】
以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実験例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００５０】
（実験例１）
下記に示す条件のフレネルレンズのフレネルレンズ面に、下記の表１に示す膜構成の光学的機能膜を形成した。なお、光学的機能膜を構成する各膜の形成は、ガラス平板の上に成膜した場合に、下記の表１に示す膜厚となる条件で行った。従って、下記の表１に示している膜厚は、実験例１において実際に得られた膜の膜厚とは異なる。このことに関しては、下記の実験例２〜４についても同様である。本実験例では、光学的機能膜の底部側の厚みｔ１（図２を参照）は、９９ｎｍであり、頂部側の厚みｔ２は、２０１ｎｍであった。
【００５１】
（フレネルレンズ）
フレネルレンズの平面形状：矩形状
フレネルレンズの寸法：有効半径３５０ｍｍ
フレネルレンズの材質：ポリエチレンテレフタレート
フレネルレンズの最大厚み：０．４ｍｍ
フレネルレンズのピッチ:３１．８μｍ
フレネルレンズの焦点距離：６４３ｍｍ
【００５２】
【表１】
2011191402.tif 000003
【００５３】
次に、本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−１）と、光Ａ１のレンズ面２３ａの第２の領域ａ２における平均光反射率（＝Ｒ２−１）と、光Ａ４の第１の領域ａ１における平均光反射率（＝Ｒ１−１）とを求めた。
【００５４】
また、本実験例において光学素子の作製に用いたフレネルレンズ（素子本体）における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０）と、光Ａ１のレンズ面２３ａの第２の領域ａ２における平均光反射率（＝Ｒ２−０）と、光Ａ４の第１の領域ａ１における平均光反射率（＝Ｒ１−０）とを求めた。結果を、下記の表５に示す。
【００５５】
また、本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率と、光Ａ４のレンズ面２３ａの第１の領域ａ１における光反射率とを図５に示す。なお、図５において、横軸は、レンズ面における位置である。図５の横軸の左側が底部側であり、右側が頂部側である。図５の横軸にａ１で示す部分が、第１の領域ａ１に相当し、ａ２で示す部分が第２の領域ａ２に相当する。図５において、１−Ａ１で示すグラフが、本実験例における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率を示し、１−Ａ４で示すグラフが、本実験例における光Ａ４の第１の領域ａ１における光反射率を示している。
【００５６】
さらに、本実験例において作製した光学素子と、光学素子の作製に用いたフレネルレンズ（素子本体）とのそれぞれにおいて、光Ａ５の光量に対する、光Ａ２の光量の比（（光Ａ２の光量）／（光Ａ５の光量））であるゴースト比を求めると共に、ゴーストの目視検査を行った。結果を、下記の表５に示す。なお、ゴーストの目視検査は、フレネルレンズ単体のときにおいて発生したゴーストよりも強いゴーストが発生した場合を、「不良」、発生したゴーストが弱かった場合を「良」、発生したゴーストが特に弱かった場合を「優」とした。
【００５７】
また、本実験例及びフレネルレンズ単体のそれぞれにおける、光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０またはＲ０−１）と、ゴースト比との関係を図６に示す。
【００５８】
（実験例２）
光学的機能膜の膜構成を下記表２に示すようにしたこと以外は、上記実験例１と同様にして光学素子を作製した。本実験例では、光学的機能膜の底部側の厚みｔ１（図２を参照）は、４２ｎｍであり、頂部側の厚みｔ２は、８５ｎｍであった。
【００５９】
【表２】
2011191402.tif 000004
【００６０】
次に、本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−１）と、光Ａ１のレンズ面２３ａの第２の領域ａ２における平均光反射率（＝Ｒ２−１）と、光Ａ４の第１の領域ａ１における平均光反射率（＝Ｒ１−１）とを求めた。また、本実験例において作製した光学素子において、光Ａ５の光量に対する、光Ａ２の光量の比（（光Ａ２の光量）／（光Ａ５の光量））であるゴースト比を求めると共に、ゴーストの目視検査を行った。結果を、下記の表５に示す。
【００６１】
本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率と、光Ａ４のレンズ面２３ａの第１の領域ａ１における光反射率とを図５に示す。なお、図５において、２−Ａ１で示すグラフが、本実験例における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率を示し、２−Ａ４で示すグラフが、本実験例における光Ａ４の第１の領域ａ１における光反射率を示している。
【００６２】
本実験例における、光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０またはＲ０−１）と、ゴースト比との関係を図６に示す。
【００６３】
（実験例３）
光学的機能膜の膜構成を下記表３に示すようにしたこと以外は、上記実験例１と同様にして光学素子を作製した。本実験例では、光学的機能膜の底部側の厚みｔ１（図２を参照）は、９７ｎｍであり、頂部側の厚みｔ２は、１９７ｎｍであった。
【００６４】
【表３】
2011191402.tif 000005
【００６５】
次に、本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−１）と、光Ａ１のレンズ面２３ａの第２の領域ａ２における平均光反射率（＝Ｒ２−１）と、光Ａ４の第１の領域ａ１における平均光反射率（＝Ｒ１−１）とを求めた。また、本実験例において作製した光学素子において、光Ａ５の光量に対する、光Ａ２の光量の比（（光Ａ２の光量）／（光Ａ５の光量））であるゴースト比を求めると共に、ゴーストの目視検査を行った。結果を、下記の表５に示す。
【００６６】
本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率と、光Ａ４のレンズ面２３ａの第１の領域ａ１における光反射率とを図５に示す。なお、図５において、３−Ａ１で示すグラフが、本実験例における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率を示し、３−Ａ４で示すグラフが、本実験例における光Ａ４の第１の領域ａ１における光反射率を示している。
【００６７】
本実験例における、光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０またはＲ０−１）と、ゴースト比との関係を図６に示す。
【００６８】
（実験例４）
光学的機能膜の膜構成を下記表４に示すようにしたこと以外は、上記実験例１と同様にして光学素子を作製した。本実験例では、光学的機能膜の底部側の厚みｔ１（図２を参照）は、７０ｎｍであり、頂部側の厚みｔ２は、１４４ｎｍであった。
【００６９】
【表４】
2011191402.tif 000006
【００７０】
次に、本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−１）と、光Ａ１のレンズ面２３ａの第２の領域ａ２における平均光反射率（＝Ｒ２−１）と、光Ａ４の第１の領域ａ１における平均光反射率（＝Ｒ１−１）とを求めた。また、本実験例において作製した光学素子において、光Ａ５の光量に対する、光Ａ２の光量の比（（光Ａ２の光量）／（光Ａ５の光量））であるゴースト比を求めると共に、ゴーストの目視検査を行った。結果を、下記の表５に示す。
【００７１】
本実験例において作製した光学素子における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率と、光Ａ４のレンズ面２３ａの第１の領域ａ１における光反射率とを図５に示す。なお、図５において、４−Ａ１で示すグラフが、本実験例における光Ａ１のレンズ面２３ａにおける光反射率を示し、４−Ａ４で示すグラフが、本実験例における光Ａ４の第１の領域ａ１における光反射率を示している。
【００７２】
本実験例における、光Ａ１のレンズ面２３ａ全体における平均光反射率（＝Ｒ０−０またはＲ０−１）と、ゴースト比との関係を図６に示す。
【００７３】
【表５】
2011191402.tif 000007
【００７４】
表５に示すように、実験例１〜４のいずれにおいても、条件（Ｒ１−１＞Ｒ１−０）が満たされていた。しかしながら、条件（Ｒ２−１＜Ｒ２−０）に関しては、実験例２〜４は満たしているものの、実験例１は満たしていなかった。そして、条件（Ｒ１−１＞Ｒ１−０）と条件（Ｒ２−１＜Ｒ２−０）との両方を満足している実験例２〜４では、表５及びグラフ６に示すように、フレネルレンズ単体の場合よりもゴーストが弱かった。一方、条件（Ｒ１−１＞Ｒ１−０）を満たしているものの、条件（Ｒ２−１＜Ｒ２−０）は満たしていない実験例１では、フレネルレンズ単体の場合よりもゴーストが強かった。以上の結果から、条件（Ｒ１−１＞Ｒ１−０）と条件（Ｒ２−１＜Ｒ２−０）との両方を満足するように光学的機能膜を形成することにより、ゴースト光の強度を低減できることが分かる。
【符号の説明】
【００７５】
１…光学装置
１０…光源
２０…光学素子
２０ａ…光学素子の光入射面
２０ｂ…光学素子の光出射面
２１…素子本体
２２…素子本体の光入射面
２３…素子本体の光出射面
２３ａ…レンズ面
２３ｂ…非レンズ面
ａ１…レンズ面の第１の領域
ａ２…レンズ面の第２の領域
２４…光学的機能膜
ｂ１…光学的機能膜の第１の部分
ｂ２…光学的機能膜の第２の部分
【図１】
2011191402.tif 000008
【図２】
2011191402.tif 000009
【図３】
2011191402.tif 000010
【図４】
2011191402.tif 000011
【図５】
2011191402.tif 000012
【図６】
2011191402.tif 000013