(57)【要約】【課題】特定の波長を有する光を入射側と反対方向に透過させ、明確な映像光として視認でき、かつ透明性の高い光学素子を提供する。【解決手段】光学素子１０は、波長選択性を有する第１反射層１１と、第１反射層１１の背後に設置され、波長選択性を有する第２反射層１２とを備えている。第１反射層１１および第２反射層１２は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層１１と第２反射層１２で反射される光の拡散角が互いに異なっている。第１反射層１１の波長選択性および第２反射層１２の波長選択性は、第１反射層１１へ光１３のうち第１波長帯の光１４を第１反射層１１が透過させ、光１４のうち第２波長帯の光１５を第２反射層１２が反射させ、光１５のうち第３波長帯の光１６を第１反射層１１が反射させ、かつ光１６のうち第４波長帯の光１７を第２反射層１２の背後方向に透過させるよう定められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層と、
第１反射層の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層とを備え、
第１反射層および第２反射層は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層と第２反射層とで反射される光の拡散角が互いに異なり、
第１反射層の反射についての波長選択性および第２反射層の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層へ第１所定入射角度で入射した光のうち第１波長帯の光を第１反射層が透過させ、第１反射層を透過され第２所定入射角度で入射した第１波長帯の光のうち第２波長帯の光を第２反射層が反射させ、第２反射層を反射され第３所定入射角度で入射した第２波長帯の光のうち第３波長帯の光を第１反射層が反射させ、かつ第１反射層を反射され第４所定入射角度で入射した第３波長帯の光のうち第４波長帯の光を第２反射層が第２反射層の背後方向に透過させるよう定められていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
２以上の単位光学素子を含む光学素子において、
各単位光学素子は、
入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層と、
第１反射層の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層と、を備え、
第１反射層および第２反射層は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層と第２反射層とで反射される光の拡散角が互いに異なり、
第１反射層の反射についての波長選択性および第２反射層の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層へ第１所定入射角度で入射した光のうち第１波長帯の光を第１反射層が透過させ、第１反射層を透過され第２所定入射角度で入射した第１波長帯の光のうち第２波長帯の光を第２反射層が反射させ、第２反射層を反射され第３所定入射角度で入射した第２波長帯の光のうち第３波長帯の光を第１反射層が反射させ、かつ第１反射層を反射され第４所定入射角度で入射した第３波長帯の光のうち第４波長帯の光を第２反射層が第２反射層の背後方向に透過させるよう定められていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
第１反射層および第２反射層は、互いに同一の特定の偏光成分からなる偏光を分離して反射する偏光分離機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
第１反射層の拡散角が第２反射層の拡散角より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
第１反射層の拡散角が第２反射層の拡散角より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層は、その内部に非平面的なピッチ構造を有し、この反射層内部の非平面的なピッチ構造により反射光を拡散させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層は、その内部にコレステリック構造を有し、この反射層内部のコレステリック構造により反射光を拡散させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
第１反射層および第２反射層は、光の入射側と反対の側から見て透明性を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光学素子からなる投影スクリーン。
【請求項１０】
請求項９に記載の投影スクリーンと、
投影スクリーンの外方に設けられ、投影スクリーンに光を入射する投影装置と、を備えたことを特徴とする投影システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の投影スクリーンと、
投影スクリーンの外方に設けられ、投影スクリーンに光を入射する複数の投影装置と、を備え、
投影装置から投影スクリーンに入射する光の入射角はそれぞれ異なり、投影スクリーンから出射する光を投影スクリーンの両面側から視認できることを特徴とする投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長からなる光を選択して透過する反射層からなる光学素子およびこの光学素子を用いた投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より光学素子または光学素子を用いる製品として、干渉フィルター、バンドパスフィルター等、特定の色を有する光を反射光または透過光として取り出す光学部品、カラーフィルターや偏光分離素子、輝度向上フィルム等のディスプレイ部材、およびこれらの光学部品やディスプレイ部材を利用する投影スクリーン等が提案されている。
【０００３】
また、コレステリック配向性を有する光学素子として反射素子が知られている。具体的には、この反射素子は、液晶ディスプレイ部材の偏光分離反射素子等として利用されたり、またカラーフィルターやネガティブＣプレート等においても利用されている。
【０００４】
また、上述した投影スクリーンとしては、コレステリック液晶を用いる偏光スクリーンが知られており、さらに、近年、光の拡散性を制御するコレステリック液晶層を用いるスクリーンやＬＣＤ用反射板が知られるようになっている。
【０００５】
このような背景の下で、本発明者は、反射する光の拡散角が互いに異なる２層以上の反射層を有し、観察者側から投射された映像光をこの反射層に反射させることにより映像を表示する投影スクリーンを提案している（特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１０７２９６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７９３０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、上述した光学素子は、反射層内部のピッチ構造の積層方向が反射層の表面方向に対して垂直となっており、このため、このような反射層は、反射層へ入射する入射光を十分拡散することができない。また、コレステリック液晶からなる反射層内部に不均一方向を向く多数の螺旋軸構造を形成することにより、光の拡散性を付与する光学素子も知られている。しかしながら、これらの光学素子は光を反射する反射素子からなっており、光を透過させる光拡散透過性は乏しい。
【０００７】
また、特許文献１および２において、光の拡散角が異なる複数の拡散層を積層させる投影スクリーンが開示されているが、これらの投影スクリーンは光の入射方向と光の主反射方向とが正反射の関係であり、また、入射する光を透過させる光拡散透過性も有しない。
【０００８】
一方で、透過スクリーンとしては、一般にマット状のフィルムやレンズシートなどを用いたリアスクリーンが存在する。しかしながら、このようなリアスクリーンは、透過光を効率的に光拡散することができるが、透明性を得ることは困難である。
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、入射した光のうち特定の波長を有する光を内部において選択的に反射させ、この光を入射側と反対方向に透過させることができる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層と、第１反射層の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層とを備え、第１反射層および第２反射層は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層と第２反射層とで反射される光の拡散角が互いに異なり、第１反射層の反射についての波長選択性および第２反射層の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層へ第１所定入射角度で入射した光のうち第１波長帯の光を第１反射層が透過させ、第１反射層を透過され第２所定入射角度で入射した第１波長帯の光のうち第２波長帯の光を第２反射層が反射させ、第２反射層を反射され第３所定入射角度で入射した第２波長帯の光のうち第３波長帯の光を第１反射層が反射させ、かつ第１反射層を反射され第４所定入射角度で入射した第３波長帯の光のうち第４波長帯の光を第２反射層が第２反射層の背後方向に透過させるよう定められていることを特徴とする光学素子である。
【００１１】
本発明は、２以上の単位光学素子を含む光学素子において、各単位光学素子は、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層と、第１反射層の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層と、を備え、第１反射層および第２反射層は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層と第２反射層とで反射される光の拡散角が互いに異なり、第１反射層の反射についての波長選択性および第２反射層の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層へ第１所定入射角度で入射した光のうち第１波長帯の光を第１反射層が透過させ、第１反射層を透過され第２所定入射角度で入射した第１波長帯の光のうち第２波長帯の光を第２反射層が反射させ、第２反射層を反射され第３所定入射角度で入射した第２波長帯の光のうち第３波長帯の光を第１反射層が反射させ、かつ第１反射層を反射され第４所定入射角度で入射した第３波長帯の光のうち第４波長帯の光を第２反射層が第２反射層の背後方向に透過させるよう定められていることを特徴とする光学素子である。
【００１２】
本発明は、第１反射層および第２反射層は、互いに同一の特定の偏光成分からなる偏光を分離して反射する偏光分離機能を有することを特徴とする光学素子である。
【００１３】
本発明は、第１反射層の拡散角が第２反射層の拡散角より大きいことを特徴とする光学素子である。
【００１４】
本発明は、第１反射層の拡散角が第２反射層の拡散角より小さいことを特徴とする光学素子である。
【００１５】
本発明は、第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層は、その内部に非平面的なピッチ構造を有し、この反射層内部の非平面的なピッチ構造により反射光を拡散させることを特徴とする光学素子である。
【００１６】
本発明は、第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層は、その内部にコレステリック構造を有し、この反射層内部のコレステリック構造により反射光を拡散させることを特徴とする光学素子である。
【００１７】
本発明は、第１反射層および第２反射層は、光の入射側と反対の側から見て透明性を有することを特徴とする光学素子である。
【００１８】
本発明は、光学素子からなる投影スクリーンである。
【００１９】
本発明は、投影スクリーンと、投影スクリーンの外方に設けられ、投影スクリーンに光を入射する投影装置と、を備えたことを特徴とする投影システムである。
【００２０】
本発明は、投影スクリーンと、投影スクリーンの外方に設けられ、投影スクリーンに光を入射する複数の投影装置と、を備え、投影装置から投影スクリーンに入射する光の入射角はそれぞれ異なり、投影スクリーンから出射する光を投影スクリーンの両面側から視認できることを特徴とする投影システムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光学素子の反射層は、入射した光のうち特定の波長を有する光を内部において選択的に反射させ、この光を入射側と反対方向に透過させることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、光学素子の入射側と反対方向に透過された光が光の拡散性を有するものとすることができる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、２層以上の単位光学素子からなる光学素子の各単位光学素子をそれぞれ青、緑および赤のうちの２色以上の光からなる光の反射帯域を有するものとすることにより、光学素子の背後からの光を効率的に透過させることができ、また、光学素子の透明性を向上させることができる。
【００２４】
さらにまた、本発明によれば、第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層内部にコレステリック構造を有し、この反射層に特定の偏光成分からなる偏光のみを反射させる偏光選択性を付与することができる。これにより、光学素子の第１反射層背後からの光を効率的に透過させることができ、また、光学素子の透明性を向上させることができる。
【００２５】
さらにまた、本発明によれば、第１反射層および第２反射層のうち少なくとも１つの反射層内部にコレステリック構造を有し、偏光選択性を有する場合、コレステリック構造を有する反射層は、それ自体の構造により反射光の拡散角を制御できる。これにより、この反射層が選択的に反射する特定の偏光成分からなる偏光のみに拡散性を付与することができ、光学素子から反射される映像、および光学素子を透過する映像を鮮明なものとすることができる。一方、当該反射層が選択的に反射しない偏光成分からなる偏光は、当該反射層により拡散されないため、光学素子を透過する背景を鮮明に視認することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明によれば、投影装置からの投影光を投影スクリーンに入射した場合に、この投影光が投影スクリーンを透過し、これにより投影装置の反対側から映像光を明確に視認することができる。
【００２７】
さらにまた、本発明によれば、投影装置からの投影光を投影スクリーンに入射した場合に、この投影光が投影スクリーンに反射し、これにより投影装置側から反射光を明確に視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
第１の実施の形態
以下、本発明による光学素子の第１の実施の形態について、図１、図４乃至図８、図１０および図１２を参照して説明する。
ここで、図１（ａ）は光学素子の概略を示す構造図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光学素子の光路を示すために便宜的に第１反射層と第２反射層とを分離して示す図である。また、図４は、偏光分離機能を有する光学素子の概略断面図であり、図５は、図４に示す光学素子の内部を外光が透過する様子を示す概略断面図である。さらに、図６は、内部に凹凸形状を有する反射体の概略断面図であり、図７は、内部に多数のフレーク状の反射体を有する反射体の概略断面図であり、図８は、コレステリック液晶からなる反射体の概略断面図である。さらにまた、図１０は、本発明による光学素子の第１の実施の形態における光の透過経路を示す概略断面図であり、図１２は、光学素子への光の入射角が０°に近い場合における光の透過経路を示す概略断面図である。
【００２９】
まず、図１（ａ）（ｂ）により本発明による光学素子の概略について説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、光学素子１０は、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層１１と、第１反射層１１の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層１２とを備えている。
また、第１反射層１１および第２反射層１２は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、第１反射層１１で反射される光の拡散角は、第２反射層１２で反射される光の拡散角より小さくなっている。
第１反射層１１の反射についての波長選択性および第２反射層１２の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層１１へ第１所定入射角度θ１で入射した光１３のうち第１波長帯の光１４を第１反射層１１が透過させ、第１反射層１１を透過され第２所定入射角度θ２で入射した第１波長帯の光１４のうち第２波長帯の光１５を第２反射層１２が反射させ、第２反射層１２を反射され第３所定入射角度θ３で入射した第２波長帯の光１５のうち第３波長帯の光１６を第１反射層１１が反射させ、かつ第１反射層１１を反射され第４所定入射角度θ４で入射した第３波長帯の光１６のうち第４波長帯の光１７を第２反射層１２が第２反射層１２の背後方向に透過させるよう定められている。
【００３０】
このうち、第１反射層１１および第２反射層１２としては、例えば、干渉膜と呼ばれる屈折率の異なる薄膜を多層積層したものが用いられる。この干渉膜は、一般的には干渉フィルター、バンドパスフィルター等からなり、特定の波長帯域の光を選択反射する性質を有している。
【００３１】
（拡散性）
第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散性は、第１反射層１１および第２反射層１２の反射面をランダムに配置することによって実現できる。すなわち、第１反射層１１および第２反射層１２内部の微小領域における光の反射方向を異ならせることにより、第１反射層１１および第２反射層１２の面全体として光を拡散反射させることができる。
【００３２】
例えば図６に示すように、このような拡散性を有する第１反射層１１および第２反射層１２として、凹凸形状２１ａを有する反射体２１と、反射体２１に接触して設けられた透明体２２とを備えた第１反射層１１および第２反射層１２が用いられる。ここで、反射体２１に接触する透明体２２が設けられているのは、反射体２１の凹凸形状２１ａが外方に露出していると、第１反射層１１および第２反射層１２の偏光選択性や波長選択性に関わらず第１反射層１１および第２反射層１２が透明性を失う場合があるためである。したがって、このような第１反射層１１および第２反射層１２の透明体２２は、透明体２２の表面２２ａが平滑であることが必要である。
【００３３】
また、図７に示すように、第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散性は、フレーク状の反射体２４を層状に形成することによっても実現できる。この場合、第１反射層１１および第２反射層１２は、バインダー樹脂等の透明体２５に多数のフレーク状の反射体２４を練り込むことにより構成される。
【００３４】
さらに、図８に示すように、第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散性は、コレステリック液晶層を利用することによっても実現できる。すなわち、第１反射層１１および第２反射層１２がコレステリック液晶層からなる場合、第１反射層１１および第２反射層１２内部の螺旋構造２７を不均一に配置することにより光の拡散性を実現できる。また、コレステリック液晶の構造は分子レベルでの構造であり、このため、内部における界面反射等の迷光を少なくすることができ、良好な光の拡散反射特性および光の透過特性を得ることができる。このようなコレステリック液晶を用いた拡散制御については、特開２００５−１０４３２号公報、特開２００５−１７７５１号公報、特開２００５−１７４０５号公報、特開２００５−３７８０７号公報、および特開２００５−３７７３５号公報に開示されている。なお、図８において、螺旋構造２７が模式的に記載されているが、実際は、第１反射層１１および第２反射層１２の層内全てがコレステリック液晶から構成されている。
【００３５】
次に、このような第１反射層１１および第２反射層１２を形成するコレステリック液晶層について説明する。
第１反射層１１および第２反射層１２を形成するコレステリック液晶層は、高分子コレステリック液晶層からなることが好ましい。このような高分子コレステリック液晶層は、コレステリック液晶高分子を有機溶剤等に溶解し、これをガラスやフィルム基材に薄膜状に塗布し、その後溶剤を除去することにより得られる。このような高分子コレステリック液晶は、偏光選択性および波長選択性を有するものであれば特に限定されない。具体的には特開平１１−４４８１６号公報で開示されているもの等が用いられる。
【００３６】
また、第１反射層１１および第２反射層１２を形成するコレステリック液晶層には、低分子の重合性コレステリック液晶または単分子の重合性コレステリック液晶を用いることもできる。このような重合性コレステリック液晶は、熱硬化されたものであっても放射線硬化されたものであってもよく、このようにして硬化された後、高分子化されて高分子膜が形成されることが好ましい。
【００３７】
液晶材料としては、液晶モノマーを用いることもでき、この場合コレステリック規則性を有する液晶相を形成できるものであれば特に限定されないが、液晶モノマー分子の両末端に重合性官能基を有するジアクリレート等が、硬化後に光学的に安定した特性を有するため好ましい。このような材料および成膜方法は特開２００５−３８２３号公報や特許第３５００１２７号公報、および特許第３３３０１４２号公報等に開示されている。
【００３８】
また、第１反射層１１および第２反射層１２の拡散性は、コレステリック液晶螺旋軸の方向、コレステリック液晶螺旋軸のばらつきにより与えられる。コレステリック液晶螺旋軸のばらつきが大きいほど第１反射層１１および第２反射層１２の拡散性が大きくなり、逆に実質的にコレステリック液晶螺旋軸の方向が揃っている場合には第１反射層１１および第２反射層１２は鏡面反射性を有する。また、第１反射層１１および第２反射層１２の偏光特性は螺旋の巻き方向に依存し、一般に、コレステリック液晶の螺旋が右巻きの場合、コレステリック液晶は右円偏光を反射するとともに左円偏光を透過し、反対に、コレステリック液晶の螺旋が左巻きの場合、コレステリック液晶は左円偏光を反射し、右円偏光を透過するとされる。
【００３９】
このようなコレステリック液晶の拡散制御に関しては、特開２００５−１０４３２号公報、特開２００５−１７７５１号公報、特開２００５−１７４０５号公報、特開２００５−３７８０７号公報、および特開２００５−３７７３５号公報等に開示されている。
【００４０】
（偏光選択性）
また、第１反射層１１および第２反射層１２は偏光選択性を備えても良い。このような偏光選択性を有する反射層は、内部に多層に積層された薄膜が屈折率異方性を有しており、これにより、第１反射層１１および第２反射層１２は特定の偏光成分からなる光を選択的に反射することができる。このような反射層として、具体的には、ＬＣＤに用いられる偏光分離フィルムまたは輝度向上フィルムが挙げられる。また、このような第１反射層１１および第２反射層１２は、図８に示すようなコレステリック液晶の螺旋構造２７を有する薄膜であっても良い。すなわち、内部の螺旋構造２７により、このようなコレステリック液晶層は、特定の円偏光からなる入射光のうち特定の波長の光を選択的に反射する性質を有している。
【００４１】
（偏光分離機能）
さらに、図４に示すように、第１反射層１１および第２反射層１２は、互いに共通する特定の偏光成分からなる偏光を分離して反射する偏光分離機能を有していてもよい。ここで、偏光分離機能とは、特定の偏光を反射し、残りの偏光を透過する機能であり、直線偏光分離機能や円偏光分離機能が知られている。
【００４２】
図４に示す光学素子１０において、第１反射層１１および第２反射層１２内部を透過する光１７の波長は図１に示す場合と同様であるが、光１７が偏光成分を有する点が図１に示す実施の形態と異なっている。この場合、光学素子１０はいわゆるハーフミラーとなり、入射光１３の偏光成分により光の反射や透過を制御する。例えば、入射光１３ａが、第１反射層１１および第２反射層１２が選択的に反射する偏光成分からなる光であるとき、入射光１３ａのうち、特定の波長の光が光学素子１０内部において効率良く反射され、輝度の高い透過光１７を得ることができる。
【００４３】
また、図５に示すように、照明２０からの外光１９が、第１反射層１１および第２反射層１２が選択的に反射する偏光成分と逆の偏光成分からなる光であるとき、第１反射層１１および第２反射層１２は外光１９を反射することなく透過させる。これにより、透過する光を鮮明に視認することができ、光学素子１０の外側の背景を鮮明に視認することができる。
【００４４】
（中間層）
ところで、第１反射層１１と第２反射層１２との間に空気界面が存在すると、空気界面において反射する光の屈折率の差が大きくなり、光学特性が悪化する。このため、第１反射層１１と第２反射層１２との間に空気界面が存在しないことが好ましく、第１反射層１１と第２反射層１２とが直接積層されるか、第１反射層１１と第２反射層１２とが接着層や粘着フィルムなどで密着されることが好ましい。また、第１反射層１１および第２反射層１２が上述のような偏光分離機能を有している場合において、第１反射層１１と第２反射層１２との間に接着層や粘着フィルムなどの中間層を配置する場合は、このような中間層が位相差を持たないことが好ましい。
【００４５】
（機能性保持層）
また、図１（ａ）に示すように、光学素子１０の表面には機能性保持層１０ａが設けられていても良い。
この機能性保持層１０ａとしては、例えば、反射防止層（ＡＲ層）、ハードコート層（ＨＣ層）、紫外線吸収層（ＵＶ吸収層）および帯電防止層（ＡＳ層）などを用いることができる。
【００４６】
ここで、反射防止層（ＡＲ層）は、光学素子１０の表面での光の反射を抑えるための層である。このような反射防止層としては、ＡＲフィルム等、光学素子１０に入射する光の界面反射強度を抑制する反射防止層が好ましい。また、ＡＲフィルムは拡散性を有しないため、光学素子の透明性を維持することもできる。なお、マット形状からなる反射防止層は拡散性を有するため好ましくない。
【００４７】
また、ハードコート層（ＨＣ層）は、光学素子１０の表面を保護して傷付きや汚れの付着などを防止するための層である。紫外線吸収層（ＵＶ吸収層）は、光学素子１０に入射する光のうち液晶性組成物を黄色へ変化させる原因となる紫外線成分を吸収するための層である。帯電防止層（ＡＳ層）は、光学素子１０で生じる静電気を除去するための層である。
【００４８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
まず、第１反射層１１に対して図１（ｂ）の右方向から光１３を第１所定入射角度θ１で入射させる。この入射させる光１３の波長は、第１反射層１１が反射しない波長である。この入射した光１３のうち第１波長帯の光１４を第１反射層１１が透過させる。その後、第１反射層１１を透過して第２所定入射角度θ２の光１４のうち第２波長帯の光１５が第２反射層１２で反射される。ここで、上述したように第２反射層１２で反射される光の拡散角は、第１反射層１１で反射される光の拡散角より大きくなっている。このため、第２反射層１２で反射された光１５はある程度の拡がりを持って第３所定入射角度θ３で第１反射層１１に入射する。次に、光１５のうち第１反射層１１の反射帯域と一致する第３波長帯の光１６を第１反射層１１が反射させる。その後、第１反射層１１を反射され第４所定入射角度θ４で第２反射層１２に入射する光１６のうち第２反射層１２の反射帯域と一致しない第４波長帯の光１７を第２反射層１２が第２反射層１２の背後方向に透過させる。
【００４９】
次に、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２の反射帯域について説明する。
第１反射層１１および第２反射層１２において、反射される光の反射波長λにはある程度の幅が存在し、光の１つの帯域における反射最大強度の１／２の強度となる波長の下限乃至上限を反射帯域と称し、また反射最大強度の１／２の強度となるところにおける波長の幅Δλを半値幅と称する。この反射帯域は反射層を形成する積層された膜の屈折率間に差があることにより生じる。すなわち、積層された膜の屈折率間に大きな差があると半値幅Δλが広くなり、逆に、積層された膜の屈折率間における差が小さいと半値幅Δλが狭くなる。なお、このような積層された膜におけるブラッグ反射を示す繰り返し層構造をピッチ構造と称する。
【００５０】
また、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２は、内部に入射する光の入射角θの値により光を反射させる反射帯域が異なるという性質を有している。
一般に、ブラッグの反射条件から、光の反射波長λは、光の垂直入射時（θ＝０°）における反射波長λ０と反射面の垂線方向に対する入射角の余弦ｃｏｓθとの積で表される。すなわち、
λ＝λ０×ｃｏｓθ・・・（１）
となる。
式（１）により、第１反射層１１および第２反射層１２は、光の入射角θが大きくなるにしたがって光の反射波長λが小さくなるという性質を有する（いわゆるブルーシフト）。
本発明はこのような性質（ブルーシフト）を利用して光学素子１０内部における光の透過と反射とを制御するものである。
【００５１】
次に、上述した第１反射層１１および第２反射層１２の光の反射についての波長選択性および第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散特性について、以下詳細に説明する。
【００５２】
（波長選択性）
まず、図１０を用いて、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２における波長選択性について具体的な数値に基づいて説明する。
ここで、第１反射層１１および第２反射層１２の平均屈折率ｎを１．５８、複屈折値Δｎを０．１１とし、第１反射層１１の光の垂直入射時における中心波長λｍ０を５４３ｎｍ、第２反射層１２の光の垂直入射時における中心波長λｄ０を５８９ｎｍとする。また、入射角θ１（第１所定入射角度）を３５°とし、第１反射層１１の半値幅Δλｍ０を６０ｎｍ、第２反射層１２の半値幅Δλｄ０を６４ｎｍとする。
【００５３】
このとき、第１反射層１１の反射帯域は、λｍ０−Δλｍ０／２〜λｍ０＋Δλｍ０／２、すなわち５１３〜５７３ｎｍとなり、第２反射層１２の反射帯域は、λｄ０−Δλｄ０／２〜λｄ０＋Δλｄ０／２、すなわち５５７〜６２１ｎｍとなる。
【００５４】
（ａ）第１反射層１１内における入射角θ１’は、スネルの法則より、
θ１’＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎθ１／ｎ）＝２１°・・・（２）
となる。また、第１反射層１１の入射角θ１’＝２１°における中心波長λｍθ１’は、ブラッグの反射条件より、
λｍθ１’＝λｍ０ｃｏｓθ１’＝５０７ｎｍ・・・（３）
となる。これより、第１反射層１１の反射帯域は、λｍθ１’−Δλｍθ１’／２〜λｍθ１’＋Δλｍθ１’／２、すなわち、４７８ｎｍ〜５３４ｎｍとなる。
よって、第１反射層１１を透過する波長λ１は、λ１＜λｍθ１’−Δλｍθ１’／２、λ１＞λｍθ１’＋Δλｍθ１’／２、すなわち、λ１＜４７８ｎｍまたはλ１＞５３４ｎｍとなる。
以上より、第１反射層１１に入射した光１３のうち、第１反射層１１において透過される第１波長帯の光１４の波長λａは、λａ＜４７８ｎｍまたはλａ＞５３４ｎｍとなる。
【００５５】
（ｂ）次に、第２反射層１２において、第２反射層１２の垂線方向へ光１５が反射するときの反射角θ２は、θ２＝θ１’／２、すなわち１０．５°となる。
このとき、第２反射層１２の反射帯域は、λｄθ２−Δλｄθ２／２〜λｄθ２＋Δλｄθ２／２、すなわち、５４７ｎｍ〜６１１ｎｍとなる。
よって、第２反射層１２で反射される波長λ２は、λｍθ２−Δλｍθ２／２≦λ２≦λｍθ２＋Δλｍθ２／２、すなわち、５４７ｎｍ≦λ２≦６１１ｎｍとなる。
以上より、第２反射層１２に入射角（第２所定入射角度）θ２＝１０．５°で入射した光１４のうち、第２反射層１２において反射される第２波長帯の光１５の波長λｂは、λ２とλａとの重複部分である５４７ｎｍ≦λｂ≦６１１ｎｍとなる。
【００５６】
（ｃ）次に、第１反射層１１における入射角０°の光１５の反射帯域は、λｍ０−Δλｍ０／２〜λｍ０＋Δλｍ０／２、すなわち、５１３ｎｍ〜５７３ｎｍである。
したがって、反射する波長λ３は、λｍ０−Δλｍ０／２≦λ３≦λｍ０＋Δλｍ０／２、すなわち、５１３ｎｍ≦λ３≦５７３ｎｍとなる。
以上より、第１反射層１１に入射角（第３所定入射角度）θ３＝０°で入射した光１５のうち、第１反射層１１において反射される第３波長帯の光１６の波長λｃは、λ３とλｂとの重複部分である５４７ｎｍ≦λｃ≦５７３ｎｍとなる。
【００５７】
（ｄ）次に、第２反射層１２における入射角０°の光１６の反射帯域は、λｄ０−Δλｄ０／２〜λｄ０＋Δλｄ０／２、すなわち、５５７ｎｍ〜６２１ｎｍである。
したがって、透過する波長λ４は、λ４＜λｄ０−Δλｄ０／２、λ４＞λｄ０＋Δλｄ０／２、すなわち、λ４＜５５７ｎｍ、λ４＞６２２ｎｍとなる。
以上より、第２反射層１２に入射角（第４所定入射角度）θ４＝０°で入射した光１６のうち、第２反射層１２において透過される第４波長帯の光１７の波長λｆは、λ４とλｃとの重複部分である５４７ｎｍ≦λｆ＜５５７ｎｍとなる。
【００５８】
上述したように、第１反射層１１の反射帯域と第２反射層１２の反射帯域とは互いに一部または全部の波長領域がずれていることが重要である。なお、第１反射層１１への光の入射角は３５°に限られず、また第２反射層１２から外方への出射角も０°に限られない。
なお、上述の具体例は理想的な状態におけるものであり、実際には、反射帯域が上述の数値と若干異なる場合がある。
【００５９】
（拡散特性）
この間、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２において反射される光は、以下のような光の拡散特性をもって反射される。
本実施の形態において、第２反射層１２で反射される光の拡散角は、第１反射層１１で反射される光の拡散角より大きくなっている。これは、第２反射層１２の内部において反射する光１５が透過光強度に寄与するため、第２反射層１２で反射される光１５の拡散角を相対的に広く設定する必要があり、また、第１反射層１１の内部で反射される光１６が透過光強度に寄与するため、第１反射層１１の内部で反射される光１６の拡散角を相対的に狭く設定する必要があるためである。したがって、第１反射層１１が鏡面反射層からなり、第２反射層１２が拡散反射層からなるものであっても良い。
【００６０】
ここで、第２反射層１２の拡散角は１０°乃至６０°となるのが好ましく、さらに１５°乃至４０°となるのが最も好ましい。一方、第１反射層１１の拡散角は、０°乃至４０°となるのが好ましく、さらに０°乃至３０°となるのが最も好ましい。なお、第１反射層１１の拡散角が実質的に０°の場合、第１反射層１１は、光が鏡面的に反射する鏡面反射層からなることになる。
【００６１】
なお、上述の拡散角とは、「反射層に入射する光の入射角に対する正反射方向の出射角の反射強度を基準として、正反射方向以外の方向に反射する光の特定の角度における反射強度が前記正反射方向における反射強度の１／３となる角度」と定義される。
【００６２】
ところで、光学素子１０において、第１反射層１１および第２反射層１２の反射帯域に含まれない波長の光（入射角のブルーシフトにより波長が変化した光も含む）は、光学素子１０と光学的に作用しないため、そのまま光学素子１０を透過する。第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散機能も実質的には光学素子内部の光の透過には影響しない。すなわち、背景からの外光等のうち光学素子１０により作用されない波長の光は、光学素子１０により拡散されずに光学素子１０内部を透過する。これにより、光学素子１０の透明性が維持されることになる。
【００６３】
ここで、上述した透明性とは、光学素子１０により入射した光１３が拡散されることなく大部分が光学素子１０内を透過することを意味する。したがって、すりガラス等のマット上の物質とは明確に異なる。また、ＬＣＤ等で使用されるＡＧフィルムは透明性がなく、一方、車のダークガラス等、透過強度は落ちるが拡散効果を有さない物質は透明性があることになる。
【００６４】
また、光学素子１０は、光学素子１０の内部を透過した光１７を外方から明確に視認できる構造となっているが、光学素子１０からの反射光を外方から明確に視認できる構造とすることもできる。すなわち、図１２に示すように、入射した光１３のうち、最初に第１反射層１１で拡散反射する光１３’が存在し、また、第２反射層１２で拡散反射する光１５’の一部も第１反射層１１を透過する。これにより、光学素子１０を透過した光１７のみならず光学素子１０で拡散反射した光１３’、１５’も外方から視認することができる。
したがって、光１３を投影した場合、第１反射層１１側のみならず第２反射層１２側においても明るい映像を視認することができる。なお、第２反射層１２側に透過した光１７および第１反射層１１側に拡散反射した光１３’、１５’の強度は、映像光１３の入射角θ１によって変化する。すなわち、図１２に示すように、第１反射層１１に比較的垂直に近い入射角、すなわちθ１が０°に近い角度で光１３を入射する場合は、第１反射層１１側に拡散反射した光１３’、１５’による映像がより鮮明になる。
【００６５】
さらに、光学素子１０の透明性を実現する手段としては、例えば第１反射層１１および第２反射層１２の光の反射率を制限する手段が挙げられる。すなわち、例えば光学素子１０をいわゆるハーフミラーとすることにより、第１反射層１１および第２反射層１２の反射帯域に属する光であっても一部の光を透過させることができ、上述した透明性を実現することができる。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、第１反射層１１に入射した光１３の波長のうち、特定の波長域の光１７のみを選択的に透過させ、光１７を第２反射層１２から外方へ出射させることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、第１反射層１１および第２反射層１２のうち少なくとも１つの反射層内部にコレステリック構造を有し、この反射層に特定の偏光成分からなる偏光のみを反射させる偏光選択性を付与することができる。これにより、光学素子１０の第１反射層１１背後からの光を効率的に透過させることができ、また、光学素子１０の透明性を向上させることができる。
【００６８】
さらに、本実施の形態によれば、第１反射層１１および第２反射層１２のうち少なくとも１つの反射層内部にコレステリック構造を有し、このコレステリック構造を有する反射層が偏光選択性を有する場合、この反射層自体の構造により反射光の拡散角を制御できる。これにより、この反射層が選択的に反射する特定の偏光成分からなる偏光のみに拡散性を付与することができ、光学素子１０から反射される映像、および光学素子１０を透過する映像を鮮明なものとすることができる。一方、当該反射層が選択的に反射しない偏光成分からなる偏光は、当該反射層により拡散されないため、これにより、光学素子１０を透過する鮮明な背景を視認することができる。
【００６９】
第２の実施の形態
次に、本発明による光学素子の第２の実施の形態について図２（ａ）（ｂ）、図１１および図１３により説明する。ここで、図２（ａ）は光学素子の概略を示す構造図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す光学素子の光路を示すために便宜的に第１反射層と第２反射層とを分離して示す図である。また、図１１は、本発明による光学素子の第２の実施の形態における光の透過経路を示す概略断面図であり、図１３は、光学素子への光の入射角が０°に近い場合における光の透過経路を示す概略断面図である。
図２（ａ）（ｂ）、図１１および図１３に示す第２の実施の形態は、第１反射層の拡散角および第２反射層の拡散角が異なるものであり、他の構成は上述した第１の実施の形態と略同一である。図２（ａ）（ｂ）、図１１および図１３において、図１、図４乃至図８、図１０および図１２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の部号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
まず、図２（ａ）（ｂ）により本発明による光学素子の概略について説明する。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、光学素子１０は、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層１１と、第１反射層１１の背後に設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層１２とを備えている。
また、第１反射層１１および第２反射層１２は、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、第１反射層１１で反射される光の拡散角は、第２反射層１２で反射される光の拡散角より大きくなっている。
第１反射層１１の反射についての波長選択性および第２反射層１２の反射についての波長選択性は、外方から第１反射層１１へ第１所定入射角度θ１で入射した光１３のうち第１波長帯の光１４を第１反射層１１が透過させ、第１反射層１１を透過され第２所定入射角度θ２で入射した第１波長帯の光１４のうち第２波長帯の光１５を第２反射層１２が反射させ、第２反射層１２を反射され第３所定入射角度θ３で入射した第２波長帯の光１５のうち第３波長帯の光１６を第１反射層１１が反射させ、かつ第１反射層１１を反射され第４所定入射角度θ４で入射した第３波長帯の光１６のうち第４波長帯の光１７を第２反射層１２が第２反射層１２の背後方向に透過させるよう定められている。
【００７１】
次に、上述した第１反射層１１および第２反射層１２の光の反射についての波長選択性および第１反射層１１および第２反射層１２の光の拡散特性について、以下詳細に説明する。
【００７２】
（波長選択性）
まず、図１１を用いて、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２における波長選択性について具体的な数値に基づいて説明する。
ここで、第１の実施の形態と同様に、第１反射層１１および第２反射層１２の平均屈折率ｎを１．５８、複屈折値Δｎを０．１１、第１反射層１１の光の垂直入射時における中心波長λｍ０を５４３ｎｍ、第２反射層１２の光の垂直入射時における中心波長λｄ０を５８９ｎｍとする。また、入射角θ１（第１所定入射角度）を３５°とし、第１反射層１１の半値幅Δλｍ０を６０ｎｍ、第２反射層１２の半値幅Δλｄ０を６４ｎｍとする。
【００７３】
このとき、第１の実施の形態と同様に、第１反射層１１の反射帯域は５１３〜５７３ｎｍとなり、第２反射層１２の反射帯域は５５７〜６２１ｎｍとなる。
【００７４】
（ａ）第１反射層１１内における入射角θ１’は、上述の式（２）よりθ１’＝２１°となる。また、上述の式（３）より、第１反射層１１の入射角θ１’＝２１°における中心波長λｍθ１’＝５０７ｎｍとなる。
これより、第１反射層１１の反射帯域は、λｍθ１’−Δλｍθ１’／２〜λｍθ１’＋Δλｍθ１’／２、すなわち、４７８ｎｍ〜５３４ｎｍとなる。
よって、第１反射層１１を透過する波長λ１は、λ１＜λｍθ１’−Δλｍθ１’／２、λ１＞λｍθ１’＋Δλｍθ１’／２、すなわち、λ１＜４７８ｎｍまたはλ１＞５３４ｎｍとなる。
以上より、第１反射層１１に入射した光１３のうち、第１反射層１１が透過させる第１波長帯の光１４の波長λａは、λａ＜４７８ｎｍまたはλａ＞５３４ｎｍとなる。
【００７５】
（ｂ）次に、第２反射層１２における光１５の反射角θ２は、θ２＝θ１’、すなわち、２１°となる。
このとき、第２反射層１２の反射帯域は、λｍθ’−Δλｍθ’／２〜λｍθ’＋Δλｍθ’／２、すなわち、４９０ｎｍ〜６１１ｎｍとなる。
よって、第２反射層１２で反射される波長λ２は、λｍθ２−Δλｍθ２／２≦λ２≦λｍθ２＋Δλｍθ２／２、すなわち、４９０ｎｍ≦λ２≦６１１ｎｍとなる。
以上より、第２反射層１２に入射角（第２所定入射角度）θ２＝２１°で入射した光１４のうち、第１反射層１２において反射される第２波長帯の光１５の波長λｂは、λ２とλａとの重複部分である５３４ｎｍ≦λｂ≦６１１ｎｍとなる。
【００７６】
（ｃ）次に、第１反射層１１において、第１反射層１１の垂線方向へ光１６が反射するときの反射角θ３は、θ３＝θ２／２、すなわち１０．５°となる。
このとき、第１層の反射帯域は、λｄθ３−Δλｄθ３／２〜λｄθ３＋Δλｄθ３／２、すなわち、５０５ｎｍ〜５６３ｎｍである。
したがって、反射する波長λ３は、λｄθ３−Δλｄθ３／２≦λ３≦λｄθ３＋Δλｄθ３／２、すなわち、５０５ｎｍ≦λ３≦５６３ｎｍとなる。
以上より、第１反射層１１に入射角（第３所定入射角度）θ３＝１０．５°で入射した光１５のうち、第１反射層１１が反射させる第３波長帯の光１６の波長λｃは、λ３とλｂとの重複部分である５３４ｎｍ≦λｃ≦５７３ｎｍとなる。
【００７７】
（ｄ）次に、第２反射層１２に入射角０°で入射した光１６の反射帯域は、λｄ０−Δλｄ０／２〜λｄ０＋Δλｄ０／２、すなわち、５５７ｎｍ〜６２１ｎｍである。
したがって、透過する波長λ４は、λ４＜λｄ０−Δλｄ０／２、λ４＞λｄ０＋Δλｄ０／２、すなわち、λ４＜５５７ｎｍ、λ４＞６２２ｎｍとなる。
以上より、第２反射層１２に入射角（第４所定入射角度）θ４＝０°で入射した光１６のうち、第２反射層１２が透過させる第４波長帯の光１７の波長λｆは、λ４とλｃとの重複部分である５３４ｎｍ≦λｆ＜５５７ｎｍとなる。
【００７８】
（拡散特性）
この間、光学素子１０の第１反射層１１および第２反射層１２において反射される光は、以下のような光の拡散特性をもって反射される。
本実施の形態において、第２反射層１２で反射される光の拡散角は、第１反射層１１で反射される光の拡散角より小さくなっている。特に、第１反射層１１が拡散反射層からなり、第２反射層１２が鏡面反射層からなるものが好ましい。
【００７９】
ここで、第１反射層１１の拡散角は１０°乃至６０°となるのが好ましく、さらに１５°乃至４０°となるのが最も好ましい。一方、第２反射層１２の拡散角は、０°乃至４０°となるのが好ましく、さらに０°乃至３０°となるのが最も好ましい。
【００８０】
また、光学素子１０は、光学素子１０の内部を透過した光１７を外方から明確に視認できる構造となっているが、第１の実施の形態と同様に、光学素子１０からの反射光を外方から明確に視認できる構造とすることもできる。すなわち、図１３に示すように、入射した光１３のうち、最初に第１反射層１１で拡散反射する光１３’が存在し、また、第２反射層１２で拡散反射する光１５’の一部も第１反射層１１を透過する。これにより、光学素子１０を透過した光１７のみならず光学素子１０で拡散反射した光１３’、１５’も外方から視認することができる。
したがって、光１３を投影した場合、第１反射層１１側のみならず第２反射層１２側においても明るい映像を視認することができる。なお、第２反射層１２側に透過した光１７および第１反射層１１側に拡散反射した光１３’、１５’の強度は、映像光１３の入射角θ１によって変化する。すなわち、図１３に示すように、第１反射層１１に比較的垂直に近い入射角、すなわちθ１が０°に近い角度で光１３を入射する場合は、第１反射層１１側に拡散反射した光１３’、１５’による映像がより鮮明になる。
【００８１】
このように、本実施の形態によれば、第１反射層１１に入射した光１３の波長のうち、特定の波長域の光１７のみを選択的に透過させ、第２反射層１２から外方へ出射させることができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、光学素子１０を透過して第２反射層１２から外方へ出射された光１７が拡散性を有するものとすることができる。
【００８３】
第３の実施の形態
次に、図３（ａ）（ｂ）により本発明による光学素子の第３の実施の形態について説明する。ここで、図３（ａ）（ｂ）は、本発明による光学素子の第３の実施の形態を示す概略断面図である。
図３（ａ）（ｂ）による第３の実施の形態は、上述した光学素子が２つ以上の単位光学素子からなる点が異なるものであり、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態および第２の実施の形態と略同一である。
【００８４】
すなわち、本実施の形態における単位光学素子は、図１、図４乃至図８、図１０、および図１２に示す第１の実施の形態、並びに図２（ａ）（ｂ）、図１１および図１３に示す第２の実施の形態に示す光学素子と同様に、第１反射層と第２反射層とをそれぞれ有するものをいい、本発明による光学素子はこのような単位光学素子を２以上含んでいる。単位光学素子は、第１反射層と第２反射層とを含んでいれば良く、後述のように単位光学素子同士が完全に分離可能な構造を持っていても良く、各単位光学素子同士が互いに混在する関係、例えば２つの単位光学素子が各々第１反射層と第２反射層とを含む場合、一の単位光学素子の第１反射層／他の光学素子の第１反射層／一の単位光学素子の第２反射層／他の単位光学素子の第２反射層／のような構造を持っていても良い。
【００８５】
まず、図３（ａ）により本発明による光学素子の概略について述べる。
図３（ａ）に示す第３の実施の形態において、光学素子１０は、２以上（図３（ａ）では３つ）の単位光学素子３１、３２、３３を含み、これら各単位光学素子３１、３２、３３は、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａと、第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａの背後にそれぞれ設置され、入射角の変化により反射についての波長選択性が変化する第２反射層３１ｂ、３２ｂ、３３ｂと、を備えている。
また、第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａおよび第２反射層３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、それ自体の構造により反射光を拡散させるものであり、かつ、第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａで反射される光の拡散角は、対応する第２反射層３１ｂ、３２ｂ、３３ｂで反射される光の拡散角と互いに異なっている。
【００８６】
これら３つの各単位光学素子３１、３２、３３の反射帯域はそれぞれ異なって重複しないようになっており、これらの単位光学素子３１、３２、３３がそれぞれ青、赤、緑に相当する光を透過させる構造となっている。また、本実施の形態において、各単位光学素子３１、３２、３３の第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａの拡散角は、第２反射層３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの拡散角よりそれぞれ大きくなっている。
【００８７】
具体的には、第１反射層３１ａの反射帯域を４３５ｎｍ〜４９０ｎｍ、第１反射層３２ａの反射帯域を５１５ｎｍ〜５７５ｎｍ、第１反射層３３ａの反射帯域を５９６ｎｍ〜６６０ｎｍとする。また、第２反射層３１ｂの反射帯域を４７３ｎｍ〜５３３ｎｍ、第２反射層３２ｂの反射帯域を５５８ｎｍ〜６２２ｎｍ、第２反射層３３ｂの反射帯域を６４３ｎｍ〜７１２ｎｍとする。
このとき、各単位光学素子３１、３２、３３を選択的に透過する光の波長は、それぞれ４５７ｎｍ〜５３３ｎｍ、５３６ｎｍ〜５５８ｎｍ、６１５ｎｍ〜６４３ｎｍとなる。
【００８８】
なお、これら第１反射層３１ａ、３２ａ、３３ａおよび第２反射層３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの積層順は、拡散角が広い反射層とこれと対応する拡散角が狭い反射層との前後関係が変化しない範囲で、これらの反射層を並び替えることもできる。すなわち、光学素子１０の各単位光学素子３１、３２、３３に設けられた対となる反射層（図３（ａ）（ｂ）において、第１反射層３１ａおよび第２反射層３１ｂの対、第１反射層３２ａおよび第２反射層３２ｂの対、第１反射層３３ａおよび第２反射層３３ｂの対）が、互いに接合して配置されている必要はない。例えば、図３（ｂ）のように、光１７の出射側（図３（ｂ）の左側）から第２反射層３３ｂ、第２反射層３２ｂ、第２反射層３１ｂ、第１反射層３３ａ、第１反射層３２ａ、第１反射層３１ａという順に並べても良い。
【００８９】
このように、本実施の形態によれば、２以上（図３（ａ）では３つ）の単位光学素子３１、３２、３３を含む光学素子１０の各単位光学素子３１、３２、３３をそれぞれ青、緑および赤からなる光の反射帯域を有するものとすることにより、光学素子１０の背後からの光を効果的に透過させることができ、また、光学素子１０の透明性を向上させることができる。
【００９０】
第４の実施の形態
次に、図３および図９により本発明の第４の実施の形態における投影システムについて説明する。
ここで、図９は、本発明の第４の実施の形態における投影システムを示す正面図である。
【００９１】
図９に示す投影システム９０は、以下に示すように光学素子１０からなる投影スクリーン９１と、投影装置９２とからなっており、投影スクリーン９１の光学素子１０は、図３（ａ）に示す光学素子１０と同様の構成を有している。なお、投影システム９０の光学素子１０が図３（ｂ）に示す光学素子１０と同様の構成を有していても良い。
【００９２】
まず、図９により本発明による投影システムの概略について述べる。
図９に示すように、投影システム９０は、光学素子１０からなる投影スクリーン９１と、投影スクリーン９１の外方に設けられ、投影スクリーン９１に投影光９３を入射する投影装置９２とを備えている。また、投影システム９０の光学素子１０は、３層からなる単位光学素子３１、３２、３３を有している。
【００９３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
図９に示すように、投影スクリーン９１に対して、図９の右方向から投影光９３を入射角θで入射する。投影スクリーン９１は、投影スクリーン９１へ入射した投影光９３のうち、青、緑、赤の色に対応する特定の波長の光を投影スクリーン９１の背後（左）方向に透過させ、映像光９４として出射させる。
【００９４】
図９において、角度θは投影スクリーン９１の光学素子１０の反射帯域の設定に依存するが、具体的には、１０°乃至６０°のいずれかの角度が好適である。
【００９５】
また、光学素子１０が偏光分離機能を有し、かつ投影光９３が偏光成分を有する光である場合は、偏光成分を有しない光の場合より明るく鮮明な映像光９４を視認することができる。例えば、光学素子１０が偏光分離機能を有している場合において、投影装置９２がＬＣＤプロジェクターの場合、投影装置９２から特定の偏光成分を有する投影光９３を出射することができ、この場合、投影装置９２からの光の偏光成分と光学素子１０において偏光分離される偏光成分とを一致させることにより、光学素子１０の出射側において明るく鮮明な映像光９４を視認することができる。また例えば、光学素子１０が偏光分離機能を有している場合において、投影装置９２がＣＲＴ方式のプロジェクターまたはＤＭＤ素子を用いたプロジェクターの場合、偏光板をプロジェクターの出射口に設置し、プロジェクターからの光の偏光成分と光学素子１０において偏光分離される偏光成分とを一致させることにより、光学素子１０の出射側において明るく鮮明な映像光９４を視認することができる。
【００９６】
図９において、背景（右）方向からの外光１９は、外光１９を室内に導入する採光部９８や室内の照明２０等から投影スクリーン９１に入射する。この外光１９の光路上に、光学素子１０において偏光分離される偏光成分と異なる偏光成分を有する光を生じさせる偏光板９９を設けることにより、外光１９が映像光９４に対して影響しないようにすることができ、鮮明な映像光９４を視認することができる。
【００９７】
また投影システム９０により、投影光９３が投影スクリーン９１に反射することによって生じた反射光９５を、背景（右）方向からも映像として視認することもできる。すなわち、入射角θを０°に近づけることにより、映像光９４の光量より反射光９５の光量を増大させ、これにより反射光９５による明るい映像を視認することができるようになる。具体的には、入射角θが０°乃至３０°の範囲であり、かつ入射角θが背後（左）方向から映像光９４を視認できる角度の範囲内にあれば、投影スクリーン９１の背景（右）方向および背後（左）方向の両方から映像を明確に視認できる。
【００９８】
なお、本実施の形態において、光学素子１０として、第３の実施の形態に示す３層の単位光学素子からなる光学素子１０を用いたが、第１の実施の形態または第２の実施の形態に示す光学素子１０を用いるものであっても良い。
【００９９】
このように、本実施の形態によれば、投影装置９２からの投影光９３を投影スクリーン９１に入射し、投影光９３が投影スクリーン９１を透過することにより、映像光９４を投影装置９２の反対側から明確に視認することができる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、投影装置９２からの投影光９３を投影スクリーン９１に入射し、投影光９３が投影スクリーン９１で反射されることにより、反射光９５を投影装置９２側からも明確に視認することができる。
【０１０１】
第５の実施の形態
次に、図１４により本発明の第５の実施の形態における投影システムについて説明する。
ここで、図１４は、本発明の第５の実施の形態における投影システムを示す正面図である。
【０１０２】
図１４に示す投影システム９０は、投影スクリーン９１の外方に設けられ、投影スクリーン９１に光９３ａ、９３ｂを入射する複数（図１４では２台）の投影装置９２ａ、９２ｂを備えている。
投影装置９２ａ、９２ｂから投影スクリーン９１に入射する光９３ａ、９３ｂの入射角θａ、θｂはそれぞれ異なり、θａ＞θｂとなっている。
【０１０３】
投影装置９２ａから投影スクリーン９１へ入射する光９３ａは投影スクリーン９１内を透過し、映像光９４ａとなって投影スクリーン９１の左側から視認できる。一方、投影装置９２ｂから投影スクリーン９１へ入射する光９３ｂは投影スクリーン９１で反射されて、反射光９５ｂとなって投影スクリーン９１の右側から視認できる。
【０１０４】
このように、本実施の形態によれば、複数の投影装置９２ａ、９２ｂからの投影光９３ａ、９３ｂを投影スクリーン９１に入射し、投影スクリーン９１の両側から映像光９４ａ、反射光９５ｂを明確に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明による光学素子の第１の実施の形態を示す概略断面図。
【図２】本発明による光学素子の第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図３】本発明による光学素子の第３の実施の形態を示す概略断面図。
【図４】偏光分離機能を有する光学素子の概略断面図。
【図５】図４に示す光学素子の内部を外光が透過する様子を示す概略断面図。
【図６】内部に凹凸形状を有する反射体の概略断面図。
【図７】内部に多数のフレーク状の反射体を有する反射層の概略断面図。
【図８】コレステリック液晶からなる反射体の概略断面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態における投影システムを示す正面図。
【図１０】本発明による光学素子の第１の実施の形態における光の透過経路を示す概略断面図。
【図１１】本発明による光学素子の第２の実施の形態における光の透過経路を示す概略断面図。
【図１２】光の入射角が０°に近い場合における光学素子内の光の透過経路を示す概略断面図。
【図１３】光の入射角が０°に近い場合における光学素子内の光の透過経路を示す概略断面図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態における投影システムを示す正面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１０    光学素子
１０ａ  機能性保持層
１１    第１反射層
１２    第２反射層
１３、１４、１５、１６、１７、１８    光
１９    背景光
２０    照明
２１    反射体
２２    透明体
２４    フレーク状の反射体
２５、２８    透明体
２７    螺旋構造
３１、３２、３３    単位光学素子
９０    投影システム
９１    投影スクリーン
９２    投影装置
９３    投影光
９４    映像光
９５    反射
【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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