(57)【要約】      （修正有）【課題】光ビーム径を小さくしても、発光する光が拡散することを防止できる光拡散防止部材および発光装置を提供する。【解決手段】光拡散防止部材１は、透明基板１０と、前記透明基板１０の少なくとも片面に形成された高屈折率膜２１、低屈折率膜２２、高屈折率材料と低屈折率材料からなる混合膜２３からなる光学多層膜２０とを備え、３８０〜７８０ｎｍの特定波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下である。【選択図】図１
2016051132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板の少なくとも片面に形成された光学膜とを備え、
３８０〜７８０ｎｍの特定波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下であることを特徴とする光拡散防止部材。
【請求項２】
前記光学膜が、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した光学多層膜であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散防止部材。
【請求項３】
前記光学多層膜において積層する膜の層数は、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の合計で、３０〜２００層の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の光拡散防止部材。
【請求項４】
前記光学多層膜が、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との間に、高屈折率材料と低屈折率材料とからなる混合膜を形成してなることを特徴とする請求項２または３に記載の光拡散防止部材。
【請求項５】
前記透明基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光拡散防止部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光拡散防止部材を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
単色光を発する光源を備えることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光学ドライブの光ピックアップ、コピー機、プロジェクタ、測量機器等に用いられる、ＬＥＤ、レーザーダイオード、ハロゲンランプ、有機ＥＬ照明、蛍光灯等の光源を備える発光装置において、光の拡散を抑えることが可能な光拡散防止部材および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光学ドライブの光ピックアップ、コピー機、プロジェクタ、測量機器等にＬＥＤ、半導体レーザー、ハロゲンランプといった様々な光源を備える発光装置が用いられている。近年、機器の小型化、高精細化に伴い、発光装置から発する光の光ビーム径を小さくすることが求められている。
【０００３】
特許文献１では、レーザービームを発する半導体レーザーから成る発光手段と、該発光手段から発せられたレーザービームを透過させる光学系と、該光学系を透過したレーザービームに対し回折を伴って通過させる開口（ピンホール）が設けられた光束規制部材と、を備えた半導体レーザー光源が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された半導体レーザー光源は、ピンホールにより光ビーム径を小さくすることはできるものの、ピンホールでの回折の影響により、ピンホールを通過したレーザービームが拡散してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の主な目的は、光ビーム径を小さくしても、発光する光が拡散することを防止できる光拡散防止部材および発光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】
本発明の光拡散防止部材は、透明基板と、前記透明基板の少なくとも片面に形成された光学膜とを備え、３８０〜７８０ｎｍの特定波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の光拡散防止部材は、前記光学膜が、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した光学多層膜であることが好ましい。
【０００９】
本発明の光拡散防止部材は、前記光学多層膜において積層する膜の層数は、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜の合計で、３０〜２００層の範囲内であることが好ましい。
【００１０】
本発明の光拡散防止部材は、前記光学多層膜が、前記高屈折率膜と前記低屈折率膜との間に、高屈折率材料と低屈折率材料とからなる混合膜を形成してなることが好ましい。
【００１１】
本発明の光拡散防止部材は、前記透明基板が、ガラス基板であることが好ましい。
【００１２】
本発明の発光装置は、前記いずれかに記載の光拡散防止部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光ビーム径を小さくしても、発光する光が拡散することを防止できる光拡散防止部材および発光装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る光拡散防止部材の略図的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光装置の略図的断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る発光装置の略図的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１６】
また、実施形態において参照する図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１７】
本実施形態に係る光拡散防止部材１は、図１に示すように、透明基板１０と光学膜２０とを備えており、光線Ｌの直線光Ｓを透過し、拡散光Ｄの透過を抑制させる部材である。具体的には、３８０〜７８０ｎｍの特定波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下である。この光拡散防止部材１を光線Ｌが通過することにより、通過した光線Ｌの拡散光Ｄが抑制され、直線光Ｓの割合が増える。そのため、光学レンズ等により光ビーム径を小さくしても、発光装置から出射される光の拡散を抑制できる。入射角０°の光線透過率は６０％以上であり、６５％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、７５％以上であることがさらに好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。入射角１２°の光線透過率は５０％以下であり、４８％以下であることが好ましく、４５％以下であることがより好ましく、４３％以下であることがさらに好ましく、４０％以下であることが特に好ましい。
【００１８】
光源として青色光を用いた場合においては、光拡散防止部材１は、４６０ｎｍの波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下であることが好ましい。また、光源として緑色光を用いた場合においては、光拡散防止部材１は、５５０ｎｍの波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下であることが好ましい。光源として赤色を用いた場合においては、光拡散防止部材１は、６２０ｎｍの波長における光線透過率が、入射角０°において６０％以上であり、かつ入射角が１２°において５０％以下であることが好ましい。
【００１９】
透明基板１０は、可視光線の透過率が高いガラス基板、樹脂基板等から構成されることが好ましい。耐候性、耐光性、耐熱性等の観点からガラス基板であることがより好ましい。ガラス基板としては、ソーダ石灰系ガラス基板、硼珪酸塩系ガラス基板、アルミノケイ酸塩系ガラス基板、無アルカリガラス基板、風冷強化ガラス基板、化学強化ガラス基板、低膨張結晶化ガラス基板等が利用可能である。
【００２０】
透明基板１０は、厚みが大きくなるほど、強度が向上するが、小型化、軽量化の点で不利となる。透明基材１０の好ましい厚みは、１０μｍ〜４ｍｍ、２０μｍ〜３ｍｍ、５０μｍ〜２ｍｍ、１００μｍ〜１ｍｍ、特に２００μｍ〜０．７ｍｍである。さらに、透明基板１０の表面粗さが、Ｒａで５０ｎｍ以下であると、光散乱を抑制できるため好ましい。
【００２１】
透明基板１０を構成するガラス基板の成形方法としては、周知のオーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、フロート法、ロール成形法等が利用可能であるが、特に、オーバーフローダウンドロー法は、反りが少なく、平滑で（表面粗さが小さい）、厚みが小さいガラス基板を得るのに適している。
【００２２】
光学膜２０は、透明基板１０の少なくとも片面に形成され、この光学膜２０の作用により、光拡散防止部材１を通過した光線Ｌの拡散光Ｄが抑制され、直線光Ｓの割合が増える。そのため、光学レンズ等により小さくなった光ビーム径を光拡散防止部材１に入射させても、出射光の光ビーム径の増大を抑制できる。
【００２３】
光学膜２０を透明基板１０の片面に形成する場合、反対側の面に反射防止膜を形成すると、透明基板による反射の影響が小さく、入射角０°の光線透過率を向上させることができるため好ましい。
【００２４】
光学膜２０は、耐候性、耐光性、耐熱性等の観点から無機材料から構成されていることが好ましい。
【００２５】
光学膜２０は、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２とを交互に積層した光学多層膜であることが好ましい。上記の構成にすることにより、入射角０°の光線透過率を高く維持しながら、入射角が１２°の光線透過率を低下できる。
【００２６】
光学多層膜の最外層は高屈折率膜２１であることが、入射角が１２°の光線透過率を低くすることを可能とし、光学多層膜において積層する膜の層数を減らすことができるため、好ましい。
【００２７】
光学多層膜において積層する膜の層数は、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２の合計で、３０〜２００層の範囲内であることが好ましく、３５〜１５０層の範囲内であることがより好ましく、４０〜１００層の範囲内であることがさらに好ましく、５０〜８０層の範囲内であることが特に好ましい。積層する膜の層数が少なすぎると、入射角０°の光線透過率を高く維持しながら、入射角が１２°の光線透過率を低下させることが困難となる。一方、積層する膜の層数が多すぎると、積層する膜の膜応力が大きくなりすぎて、膜剥がれが生じやすくなる。
【００２８】
高屈折率膜２１としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スズ及び酸化亜鉛からなる群から選ばれた少なくとも一種からなる高屈折率材料であることが、屈折率が高く耐熱性が高いため、好ましい。また、低屈折率膜２２としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム及びフッ化マグネシウムからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる低屈折率材料であることが、屈折率が低く耐熱性が高いため、好ましい。高屈折率膜２１の総物理膜厚は、５００ｎｍ〜８０００ｎｍであることが好ましく、８００ｎｍ〜６０００ｎｍであることがより好ましく、１０００ｎｍ〜４０００ｎｍであることがさらに好ましく、１２００ｎｍ〜２５００ｎｍであることが特に好ましい。また、低屈折率膜２２の総物理膜厚は、１０００ｎｍ〜１６０００ｎｍであることが好ましく、２０００ｎｍ〜１２０００ｎｍであることがより好ましく、２５００ｎｍ〜８０００ｎｍであることがさらに好ましく、３０００ｎｍ〜５０００ｎｍであることが特に好ましい。
【００２９】
光学多層膜２０は、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２との間に、高屈折率材料と低屈折率材料とからなる混合膜２３を形成してなることが、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２との間の密着性が向上し、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２との境界で剥離を起こしにくくなるため、好ましい。
【００３０】
さらに、透明基板１０が、低屈折率膜２２と同じ成分を含有する材料からなり、透明基板１０と高屈折率膜２１との間にも、高屈折率材料と低屈折率材料とからなる混合膜２３を形成してなることが好ましい。このようにすれば、透明基板１０と高屈折率膜２１との間の剥離を防止することができる。
【００３１】
混合膜２３は、物理膜厚が１〜３０ｎｍであることが好ましく、３〜２５ｎｍであることがより好ましく、５〜２０ｎｍであることが特に好ましい。このようにすれば、混合膜２３を高屈折率膜２１と低屈折率膜２２との間に形成しても、高屈折率膜２１や低屈折率膜２２の膜数は変えることなく、わずかに膜厚を変化させるだけで、光学多層膜の光学特性をほとんど変化させずに、剥離を防止することができる。また混合膜２３を形成して膜数が増加しても、光学多層膜の全物理膜厚は、ほとんど変化することがないため、剥離せずに成膜速度を上げられる分だけ、光学多層膜の生産効率が高くなる。すなわち、混合膜２３の物理膜厚が薄すぎると、高屈折率膜２１と低屈折率膜２２間の剥離を防止できず、混合膜２３の物理膜厚が厚すぎると、光学多層膜の光学特性に大きく関与するようになり、高屈折率膜２１や低屈折率膜２２の膜数や膜厚を大きく変えないと所望の光学特性が得られなくなる。場合によっては、光学多層膜の全物理膜厚が厚くなることも考えられ、成膜速度を上げられることの生産効率上のメリットを享受できなくなることもある。
【００３２】
混合膜２３中の高屈折率材料の含有量は、質量％で、２０〜８０％であることが好ましく、３０〜７０％であることがより好ましく、４０〜６０％であることが特に好ましい。高屈折率材料の含有量が少なすぎると、混合膜２３と高屈折率膜２１との結合が弱くなり、高屈折率材料の含有量が多すぎると、混合膜２３と低屈折率膜２２との結合が弱くなるため好ましくない。
【００３３】
混合膜２３は、高屈折率膜２１から低屈折率膜２２または透明基板１０へ向かって高屈折率材料の含有量が、質量％で、１００％から０％（低屈折率材料の含有量が、質量％で、０％から１００％）に漸次変化した膜からなることが好ましい。このようにすれば、さらに高屈折率膜２１と低屈折率
膜２２（透明基板１０）との間での剥離防止効果が高くなる。
【００３４】
透明基板１０に光学膜２０を形成する方法としては、スバッタ法、真空蒸着法、ディッピング法、スピンコート法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の方法が利用可能であるが、特にスバッタ法を採用すると、膜厚が均一で、透明基板との接着が強固で、しかも膜硬度が高くなるため好ましい。
【００３５】
図２は、第１の実施形態における発光装置３０の模式図である。図２に示すように、発光装置３０は、上述の光拡散防止部材１を備えている。光拡散防止部材１は光線Ｌの光軸上に、光線Ｌの光軸上に対して垂直に設けられている。光源３１から発した単色光（例えば、青色光）の光線Ｌは、光拡散防止部材１を通過することにより、光線Ｌの拡散光Ｄが抑制され、直線光Ｓの割合が増える。そのため、光学系３２により集光され、コリメートされた光の光ビーム径も小さく、光拡散も抑制することができる。
【００３６】
図３は、第２の実施形態における発光装置３０の模式図である。図３に示すように、発光装置３０は、上述の光拡散防止部材１を備えている。光拡散防止部材１は光線Ｌの光軸上に、光線Ｌの光軸上に対して垂直に設けられている。光源３１から発し、光学系３２を通過した単色光の光線Ｌは、光束規制部材３３に設けられた開口３４を通過する。光線Ｌが開口３４を通過することにより、光ビーム径を小さくすることができる。開口３４を通過した光線Ｌは、光拡散防止部材１を通過する。光線Ｌが光拡散防止部材１を通過することにより、光線Ｌの拡散光Ｄが抑制され、直線光Ｓの割合が増える。そのため、発光装置を出射した光の拡散を抑制できる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施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。
【００３８】
（実施例１）
スパッタリング装置を用いて、洗浄したガラス基板（日本電気硝子社製ＯＡ１０−Ｇ、厚さ０．７ｍｍ）からなる透明基板の片面に、表１に記載の高屈折率膜、低屈折率膜及び混合膜を形成し、表２に記載の層構成の光学多層膜からなる光学膜を有する光拡散防止部材を作製した。表２におけるＮｏ．は、透明基板からの成膜の順序である。表２に示すように、透明基板に対する光学多層膜において積層する膜の層数は、高屈折率膜と低屈折率膜の合計で５３である。高屈折率膜の総物理膜厚は、１４５０ｎｍで、低屈折率膜の総物理膜厚は、３２４０ｎｍで、高屈折率膜、低屈折率膜及び混合膜の合計の物理膜厚は、５２７３ｎｍである。
【００３９】
次に、得られた光拡散防止部材について、波長４６０ｎｍにおける入射角０°及び１２°の光線透過率を測定した。光線透過率の測定は、室温、大気圧下で、分光光度計（日立製、Ｕ４０００）を用いて行った。なお、入射面は、光学多層膜を形成した面とは反対側の面とした。入射角０°の光線透過率は７６％であり、入射角１２°の光線透過率は４９％であった。
【００４０】
【表１】
2016051132.tif 000003
【００４１】
【表２】
2016051132.tif 000004
【００４２】
（実施例２）
表３に記載の層構成としたこと以外は、実施例１と同様にして、光拡散防止部材を作製した。表３に示すように、透明基板に対する光学多層膜において積層する膜の層数は、高屈折率膜と低屈折率膜の合計で５３である。高屈折率膜の総物理膜厚は、１７２９ｎｍで、低屈折率膜の総物理膜厚は、３８３０ｎｍで、高屈折率膜、低屈折率膜及び混合膜の合計の物理膜厚は、６１４２ｎｍである。
【００４３】
次に、得られた光拡散防止部材について、波長５３０ｎｍにおける入射角０°及び１２°の光線透過率を測定した。入射角０°の光線透過率は８１％であり、入射角１２°の光線透過率は３３％であった。
【００４４】
【表３】
2016051132.tif 000005
【００４５】
（実施例３）
表４に記載の層構成としたこと以外は、実施例１と同様にして、光拡散防止部材を作製した。表４に示すように、透明基板に対する光学多層膜において積層する膜の層数は、高屈折率膜と低屈折率膜の合計で５３である。高屈折率膜の総物理膜厚は、２１９０ｎｍで、低屈折率膜の総物理膜厚は、４７０５ｎｍで、高屈折率膜、低屈折率膜及び混合膜の合計の物理膜厚は、７４７８ｎｍである。
【００４６】
次に、得られた光拡散防止部材について、波長６４０ｎｍにおける入射角０°及び１２°の光線透過率を測定した。入射角０°の光線透過率は８５％であり、入射角１２°の光線透過率は３１％であった。
【００４７】
【表４】
2016051132.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の光拡散防止部材および発光装置は、ＣＤやＤＶＤやＢＤ等の光学ドライブの光ピックアップ、コピー機、プロジェクタ、測量機器等に用いられる、ＬＥＤ、レーザーダイオード、ハロゲンランプ、有機ＥＬ照明、蛍光灯等の光源を備える光拡散防止部材及び発光装置として好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１…光拡散防止部材
１０…透明基板
２０…光学膜（光学多層膜）
２１…高屈折率膜
２２…低屈折率膜
２３…混合膜
３０…発光装置
３１…光源
３２…光学系
【図１】
2016051132.tif 000007
【図２】
2016051132.tif 000008
【図３】
2016051132.tif 000009