特開 2024-21324 光学素子および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024021324

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】光学素子および装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/08 20060101AFI20240208BHJP

   F21V 7/00 20060101ALI20240208BHJP

   F21V 7/04 20060101ALI20240208BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20240208BHJP

   G02B 30/56 20200101ALI20240208BHJP

   G06F 3/0346 20130101ALN20240208BHJP

【ＦＩ】

G02B5/08 D

F21V7/00 100

F21V7/00 570

F21V7/04

G09F9/00 313

G09F9/00 366A

G02B30/56

G02B5/08 C

G06F3/0346 421

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022124075

(22)【出願日】2022-08-03

(71)【出願人】

【識別番号】522310465

【氏名又は名称】株式会社ＡＮＯＶＡ

(71)【出願人】

【識別番号】304036743

【氏名又は名称】国立大学法人宇都宮大学

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100160314

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 公芳

(74)【代理人】

【識別番号】100118094

【弁理士】

【氏名又は名称】殿元 基城

(74)【代理人】

【識別番号】100134038

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 薫央

(74)【代理人】

【識別番号】100150968

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 悠有子

(72)【発明者】

【氏名】江利川 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 英春

(72)【発明者】

【氏名】三瓶 正和

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕紹

(72)【発明者】

【氏名】陶山 史朗

【テーマコード（参考）】

2H042

2H199

5B087

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H042AA02

2H042AA05

2H042AA06

2H042AA08

2H042AA12

2H042AA16

2H042AA21

2H042AA26

2H199BA32

2H199BB18

2H199BB20

2H199BB59

5B087AA07

5B087AB02

5B087BC01

5B087BC32

5B087DE03

5G435AA17

5G435EE49

5G435GG09

5G435KK07

(57)【要約】

【課題】
用途に合わせて透過率と反射率の調整が容易であって、製作コストを低く抑えることができ、大きなサイズの製品を作成することも容易であり、干渉縞やモアレ縞の発生を抑制したビームスプリッター（ハーフミラー）を提供し、当該ビームスプリッター（ハーフミラー）の製造方法を提供すること。
【解決手段】
透明基板２１の一部に有色膜２２および反射膜２３を積層したビームスプリッターの製造方法であって、透明基板２１上に透過部（開口部）Ｔと反射部Ｒをパターン形成する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層したビームスプリッターの製造方法であって、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成することを特徴とするビームスプリッターの製造方法。

【請求項2】

フォトリソ法もしくはマスク蒸着法によって有色膜を透明基板上にパターン形成することを特徴とする、請求項１記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項3】

エッチング処理もしくはリフトオフ法によって有色膜上の反射膜のみを残し、透明基板上にパターン形成することを特徴とする、請求項１記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項4】

ビームスプリッターの反射率が３０％～７０％であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項5】

ビームスプリッターの透過率が３０％～７０％であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項6】

ビームスプリッターの反射部分が占める割合が３０％～７０％であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項7】

ビームスプリッターの透過部分（開口部分）が占める割合が３０％～７０％であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項8】

ビームスプリッターの反射部分の占める割合の増加に応じて、前記透明基板の厚みを厚くすることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のビームスプリッターの製造方法。

【請求項9】

請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッター。

【請求項10】

請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッターを含む表示装置。

【請求項11】

請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッターを含む空中タッチスイッチ。

【請求項12】

透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層したビームスプリッターであって、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成されてなることを特徴とするビームスプリッター。

【請求項13】

透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層し、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成されてなるビームスプリッターであって、透過部（開口部）と反射部がランダムに配置されたパターン（ランダムパターン）よりなることを特徴とするビームスプリッター。

【請求項14】

前記透明基板上に形成される透過部（開口部）と反射部のパターンについてフーリエ変換を行ったときのパワースペクトルに、原点付近を除いて、局在領域が少ないランダムパターンであることを特徴とする、請求項１３記載のビームスプリッター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子に関し、特に、ビームスプリッター（ハーフミラー）に関し、さらに、これらを含む表示装置または空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子通信技術の発展を通じて多様な電子機器が作られており、このような電子機器は次第に使用者の操作便宜性とともにデザインの美観を強調する傾向にある。このような傾向につれて強調されるのは、キーパッドなどに代表される入力装置の多角化である。
最近では電子機器の発展とともに操作キー、ダイヤルなどを利用して入力する方法の他にタッチを利用して命令信号を入力する方法が用いられている。

【0003】

タッチセンサーは、各種ディスプレイを利用する情報通信機器と使用者間のインターフェースを構成する入力装置の一つであって、使用者が指やタッチペンなどの入力道具を利用してタッチパッドまたはタッチスクリーンに直接接触するかまたはこれに近接することによって、情報通信機器と使用者間のインターフェースを可能とさせる。

【0004】

タッチセンサーは、指またはタッチペンなどの入力道具で接触するだけで老若男女を問わず誰しも容易に使用することができるため、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話などの多様な機器で活用されており、その分野も、銀行、官公庁、観光および交通案内などの広い分野で多用されている。

【0005】

最近では、健康または医療関連製品などにタッチセンサーを適用しようとする試みが続いている。特に、タッチパネルはタッチスクリーンとともに使用されるかディスプレイシステムに独自に使用され得るため、その活用度が高まっている。
特に近年、健康、衛生上の観点から、直接接触することなく命令信号を入力することができる、非接触型の空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）の適用が望まれている。

【0006】

近年、通信・放送、エンターテインメント、アート、医療等をはじめとする分野において、環境や空間を利用し、特殊なメガネ等をかけなくても見える像を三次元空間内に表示可能な空中表示技術が注目されている。前述のように三次元空間内に像を表示する方法の一つとして、再帰反射を用いた空中表示（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ Ｒｅｔｒｏ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＩＲＲ）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

【0007】

非接触型の空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）として、結像手段と元絵との間にハーフミラーを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、ハーフミラーと再帰反射シートを用いた、空中映像に対する人の操作をより高精度に検知する手段が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0008】

このような、空中映像を表示する装置または空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）に用いられるビームスプリッター（ハーフミラー）を製造する方法としては、透明基板へ金属薄膜を成膜して製造する方法、または透明基板へ誘電体多層膜を成膜して製造する方法などが知られている。
しかし、透明基板へ金属薄膜を成膜して製造する方法の場合には、比較的安価に製造することが可能ではあるが、金属膜の膜厚によって透過・反射特性を制御するため、金属膜のみでは吸収が大きく光の反射効率が低くなってしまい、反射率を高くするために膜厚を厚くすると透過率が低くなってしまうという問題がある。
また、透明基板へ誘電体多層膜を成膜して製造する方法の場合には、薄膜を数層～数十層積層させて製造することから、数ｎｍの薄膜を均一に成膜する必要があり、成膜時の膜厚均一性の問題が生じる。また、数層～数十層を成膜するための時間と材料の種類が多くなり、製作コストが高くなるという問題がある。
さらに、透明基板へ金属薄膜を成膜して製造する方法、透明基板へ誘電体多層膜を成膜して製造する方法のいずれにおいても、透明基板の全面に対して成膜を行うことから、透明基板へ成膜された膜の応力により基板の変形・たわみが発生するため、大きなサイズの製品を作成することが困難であるという問題がある。
そして、透明基板の全面に対して成膜を行うことから、膜厚の均一性を維持したまま、透明基板の面内における透過率と反射率に変化を加えることができない、などの課題を有している。

【0009】

また、従来法のスクリーン印刷やインクジェットプリントなどは細かく規則性をもったドットパターンを反射部に持つが、反射膜に規則性を持ったスリットをパターニングするだけでは透過部（開口部）を通過する光は回折を起こし、干渉縞やモアレ縞を発生させるという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平１１－０６７０３０号公報

【特許文献2】特開２０１８－０８８０２７号公報

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｙ．Ｔｏｍｉｙａｍａ，Ｓ．Ｓｕｙａｍａ，“Ｆｌｏａｔｉｎｇ ａｅｒｉａｌ ＬＥＤ ｓｉｇｎａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ ｒｅｔｒｏ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ （ＡＩＲＲ）”，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．２２，ｐｐ．２６９１９－２６９２４（２０１４）．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、用途に合わせて透過率と反射率の調整が容易であって、かつ光の吸収を大幅に抑制でき、反射効率と透過効率の低減を抑え、製作コストを低く抑えることができ、大きなサイズの製品を作成することも容易であり、干渉縞やモアレ縞の発生を抑制したビームスプリッター（ハーフミラー）を提供し、当該ビームスプリッター（ハーフミラー）の製造方法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】

【0013】

上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）は以下の特徴を有するビームスプリッター（ハーフミラー）であり、当該ビームスプリッター（ハーフミラー）の製造方法である。
（１）透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層したビームスプリッターの製造方法であって、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成することを特徴とするビームスプリッターの製造方法。
（２）フォトリソ法もしくはマスク蒸着法によって有色膜を透明基板上にパターン形成することを特徴とする、上記（１）記載のビームスプリッターの製造方法。
（３）エッチング処理もしくはリフトオフ法によって有色膜上の反射膜のみを残し、透明基板上にパターン形成することを特徴とする、上記（１）記載のビームスプリッターの製造方法。
（４）ビームスプリッターの反射率が３０％～７０％であることを特徴とする、上記（１）～（３）のいずれかに記載のビームスプリッターの製造方法。
（５）ビームスプリッターの透過率が３０％～７０％であることを特徴とする、上記（１）～（３）のいずれかに記載のビームスプリッターの製造方法。
（６）ビームスプリッターの反射部分が占める割合が３０％～７０％であることを特徴とする、上記（１）～（３）のいずれかに記載のビームスプリッターの製造方法。
（７）ビームスプリッターの透過部分（開口部分）が占める割合が３０％～７０％であることを特徴とする、上記（１）～（３）のいずれかに記載のビームスプリッターの製造方法。
（８）ビームスプリッターの反射部分の占める割合の増加に応じて、前記透明基板の厚みを厚くすることを特徴とする、上記（１）～（３）のいずれかに記載のビームスプリッターの製造方法。
（９）上記（１）～（３）のいずれかに記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッター。
（１０）上記（１）～（３）のいずれかに記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッターを含む表示装置。
（１１）上記（１）～（３）のいずれかに記載の製造方法によって製造された、ビームスプリッターを含む空中タッチスイッチ。
（１２）透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層したビームスプリッターであって、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成されてなることを特徴とするビームスプリッター。
（１３）透明基板の一部に有色膜および反射膜を積層し、透明基板上に透過部（開口部）と反射部をパターン形成されてなるビームスプリッターであって、透過部（開口部）と反射部がランダムに配置されたパターン（ランダムパターン）よりなることを特徴とするビームスプリッター。
（１４）前記透明基板上に形成される透過部（開口部）と反射部のパターンについてフーリエ変換を行ったときのパワースペクトルに、原点付近を除いて、局在領域が少ないランダムパターンであることを特徴とする、上記（１３）記載のビームスプリッター。

【発明の効果】

【0014】

反射膜と有色膜を積層することによって透明基板へ透過部（開口部）と反射部をパターン形成することで、透明基板の一方からは反射して見え、別のもう一方からは透過して見える、用途に合わせた透過率と反射率の調整がなされた、低コストで、パターン形成することによって積層膜の応力が解放されることから大型化が容易であって、特定のパターン（形状）にすることによって干渉縞やモアレ縞の発生を抑制したビームスプリッター（ハーフミラー）を提供することができる。
また、反射膜と有色膜を積層することによって透明基板へ透過部（開口部）と反射部をパターン形成することで、透明基板の一方からは有色膜パターンが見え、別のもう一方からは反射膜パターンが見える、意匠性に優れた模様を有するビームスプリッター（ハーフミラー）を提供することができる。
また、反射膜と有色膜を積層することによって透明基板へ透過部（開口部）と反射部をパターン形成することで、導電性を有する材料を使用した反射膜は表示器等の配線として使用可能であり、反射膜や有色膜はビームスプリッター（ハーフミラー）内の当該配線を隠す効果をも有し得る。
また、本発明においては、パターン化することにより応力を大きく開放できるため、通常では応力の発生が危惧される金属の厚膜であっても使用することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）の積層構造の断面の一例を示した図。

【図2】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）の製造方法の一例を示した説明図。

【図3】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の一例を示した模式図。

【図4】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（１））を示した図。

【図5】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（２））を示した図。

【図6】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（３））を示した図。

【図7】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（４））を示した図。

【図8】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（５））を示した図。

【図9】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（６））を示した図。

【図10】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（７））を示した図。

【図11】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（８））を示した図。

【図12】本発明において好ましくないパターンの一例（パターン図（９））を示した図。

【図13】本発明において好ましいパターンの一例（パターン図（１０））を示した図。

【図14】本発明において好ましいパターンの一例（パターン図（１１））を示した図。

【図15】本発明において好ましいパターンの一例（パターン図（１２））を示した図。

【図16】本発明において好ましいパターンの一例（パターン図（１３））を示した図。

【図17】本発明において好ましいパターンの一例（パターン図（１４））を示した図。

【図18】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図19】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図20】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図21】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図22】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図23】本発明の空中映像装置に使用したビームスプリッター（ハーフミラー）のパターンと空中映像の一例を示した図。

【図24】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の一例（空中映像表示装置１Ａ）を示した模式図。

【図25】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の一例（空中映像表示装置１Ｂ）を示した模式図。

【図26】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の一例（空中映像表示装置１Ｃ）を示した模式図。

【図27】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）の一例を示した図。

【図28】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）の機器構成ブロック図の一例を示した図。

【図29】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の応用例を示した模式図。

【図30】本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を使用して作製した空中映像装置の応用例を示した模式図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一側面に係るビームスプリッター（ハーフミラー）と、その製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0017】

図１は本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）の積層構造を示す断面図であり、各種パターンを例示するものである。また、図２は本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）の製造工程の断面図を示すものである。以下、必要に応じ、図面に基づき説明する。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）に好適に用いられる透明基板の材料としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル等の透過率に優れた材料であれば、特に限定されるものではないが、透過率に優れたガラスが好ましい。また、応用場面によっては、色付きの透明基板を用いることも可能である。
透明基板の厚みを厚くすると耐衝撃性に優れたビームスプリッター（ハーフミラー）を製造することができるが、その場合、透過率が減少するのでより透過率の優れた材料を用いる必要がある。また、透明基板の厚みを厚くすると、反射材料の割合が大きい場合に、その応力により基板が変形することを抑制する効果が期待できる。
また、透明基板の厚みを薄くすると、湾曲しやすくなり、曲面状のビームスプリッター（ハーフミラー）を製造することができる。本発明においては、パターン形成することにより、応力を大きく緩和できるため、このような薄い基板を用いた場合でも、所望の曲面を得やすい効果が期待できる。

【0018】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）に好適に用いられる有色膜の材料としては、低反射率の材料であれば特に限定されるものではないが、樹脂材料、インキ、金属酸化膜などが好ましい。本発明において、有色膜の材料の光学濃度（ＯＤ値）は２．０％以上であることが好ましく、３．０％以上であることがより好ましく、３．８５以上であることがさらに好ましい。
低反射率の材料は透明基板表面の反射を抑える効果を有し、さらにはビームスプリッター（ハーフミラー）表面に意匠性を持たせることもできるという効果も有する。
有色膜の色は、黒色のみならず、赤色、青色、緑色など特に限定されるものではなく、複数の色を用いたパターン形成することもでき（例えば、図１（３）、（４）、（８）、（９）参照）、意匠性に優れたビームスプリッター（ハーフミラー）を作製できる。

【0019】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、有色膜２２は、図２（Ａ）に示すように、透明基板２１の表面側の全面に真空スパッタリング法または蒸着法などの常法によって有色膜２２を成膜した後、図２（Ｂ）に示されるように、フォトリソ法とエッチングなどの常法によって不要部を取り除いてパターン形成する方法によって形成できる。あるいは、有色膜２２は、直接透明基板２１の表面側に、マスク蒸着法、スクリーン印刷、インクジェット印刷などによりるパターン形成する方法によって形成できる。
なお、有色膜２２は透明基板２１の表面側に設けても（図１（１）、（２）、（３）、（４）、（８）、（９）参照）、裏面側に設けてもよい（図１（５）、（６）、（７）参照）。

【0020】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）に好適に用いられる反射膜の材料としては、反射率の高い材料であれば特に限定されるものではないが、アルミニウム、銀などの反射率の高い材料が好ましい。本発明において、反射膜の材料の反射率は５０％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、９０％以上であることがさらに好ましい。
ここで、反射膜の材料として、導電性の高い材料を用いることによって、反射膜を本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を装着した電子装置等の配線として使用することが可能となる（例えば、後記詳述する図３０参照）。
また、本発明においては、パターン化することにより応力を大きく開放できるため、通常では応力の発生が危惧される金属の厚膜であっても使用することができる効果を有する。

【0021】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、反射膜２３は、図２（Ｃ）に示されるように、透明基板２１、および有色膜２２上の全体に、真空スパッタリング法、蒸着法、メッキなどの常法によって成膜した後、図２（Ｄ）に示されるように、フォトリソ法とエッチングなどの常法によって不要部を取り除いてパターン形成する方法によって形成できる。あるいは、反射膜２３は、透明基板２１の表面側にパターン形成された有色膜２２の上に、直接マスク蒸着法、スクリーン印刷、インクジェット印刷、あるいはリフトオフ法などによってパターン形成する方法によって形成できる（図１（１）、（２）、（３）、（４）、（８）参照）。
ここで、反射膜２３は透明基板２１の有色膜２２上に積層して形成される場合に限らず、透明基板２１上に直接形成することができる。また、透明基板２１の有色膜２２が形成された面の、同一面側にも、反対面側にも形成できる。例えば、図１に示されるパターンに基づき説明すると、透明基板１１にパターン形成された有色膜１２、１３、１４の透明基板１１の反対面側全体に、真空スパッタリング法、蒸着法、メッキなどの常法によって、反射膜１５を成膜した後に、フォトリソ法とエッチングなどの常法によって不要部を取り除いてパターン形成する方法によって形成することができる。あるいは、透明基板１１の有色膜１２、１３、１４の反対面側に直接、マスク蒸着法、スクリーン印刷、インクジェット印刷、あるいはリフトオフ法などによるパターン形成することもできる（図１（５）～（７）、（９）参照）。また、パターン形成された有色膜１２、１３、１４の透明基板１１上の同一面に、直接マスク蒸着法、スクリーン印刷、インクジェット印刷、あるいはリフトオフ法などによるパターン形成することもできる（図１（２）、（７）参照）。
また、有色膜１２、１３、１４の材料として異なる色調の材料を複数用いることによって、透明基板１１の一方から見える有色膜１２、１３、１４のパターンが、複数の色調で彩られ、より意匠性に優れた模様を有するビームスプリッター（ハーフミラー）を提供することができる（例えば、図１（３）、（４）、（８）、（９）参照）。
なお、本発明においては、パターン化することにより応力を大きく開放できるため、通常では応力の発生が危惧される成膜方法であっても使用することができる効果を有する。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）においては、図１に示されるように、有色膜１２、１３、１４のパターン上、または有色膜１２、１３、１４のパターンの透明基板１１を挟んだ反対側の透明基板１１上に、反射膜１５のパターンが形成され、透明基板１１の反射膜１５が形成された方向からは有色膜１２、１３、１４が目視できないようになっているのが好ましい（例えば、図１（１）～（９）参照）。
なお、図１（２）、（６）、（７）のように透明基板１１の有色膜１２、１３、１４が設けられていない位置（透明基板１１における同一面、あるいは反対側の面）に、反射膜１５を設けてもよい。
このように、反射膜１５によって反射部Ｒが形成され、反射膜１５が形成されていない部分に透過部Ｔが形成されることとなる。
また、反射膜１５のパターンが形成された部分（反射部Ｒ）は光が反射され、光は透過しないので、反射膜１５に反射率の高い材料を用いることにより、反射膜１５を本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を装着した電子装置等の配線を隠す目的でパターン形成することが可能となる（例えば、後記詳述する図２９参照）。

【0022】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）に好適に用いられる透明保護膜の材料としては、ＳｉＯ_２膜、樹脂オーバーコート材などの、表示装置の表示部分に通常用いられる材料が用いられ、図２（Ｅ）に示されるように、通常用いられる方法によって透明保護膜２４は形成される。
透明保護膜は透明基板上に形成された膜を、キズ・腐食等から保護する役割を持ち、反射膜の反射率低下や腐食・断線などを防止する機能を有する。
また、透明基板の材料としてガラスを用いた場合、高温高湿環境下ではガラスに含まれるアルカリ成分の析出などによって白濁、透過率の低下を引き起こされるが、有色膜や反射膜がパターニングされていない光を透過する透過部（開口部）Ｔにおける白濁、透過率の低下を抑制する機能を有する。

【0023】

透明基板上に形成するパターンについては、スリット形状など規則性を持ったパターンの場合（図４～１２のパターン図（１）～（９）参照）、規則性に起因する回折光が発生し、干渉縞やモアレ縞の原因となる。そのため、本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）においては、ある程度の規則性を有するものの小さな円を配列したようなパターン（例えば、図１３のパターン図（１０）および図１４のパターン図（１１）参照）が好ましく、特に、ボロノイ図の様なパターン（例えば、図１５のパターン図（１２）および図１６のパターン図（１３）参照）、または葉脈の様なパターン（例えば、図１７のパターン図（１４）参照）、などの透過部（開口部）Ｔと反射部Ｒがランダムに配置されたパターン（ランダムパターン）が好ましい。
具体的には、フーリエ変換を行ったときにパワースペクトルの局在が、原点付近を除いて、できるだけ少ないようなランダムパターンが好ましい（図１３～１７のパターン図（１０）～（１４）参照）。
但し、このパターンの選択については、これと重なる空中像などのパターンとの関係で、回折像やモアレ像が出にくくできるパターンを選択することを除外するものではない。

【0024】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、透明基板上に形成するパターンにおける透過部（開口部）Ｔの幅は、０．０１ｍｍ～４．６ｍｍであることが好ましい。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、透明基板上に形成するパターンにおける反射部Ｒの幅は、０．０２ｍｍ～３．５ｍｍであることが好ましい。

【0025】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）における反射率（平均）は、３０％～７０％であることが好ましく、３５％～６５％であることがより好ましく、４０％～６０％であることがさらに好ましい。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）における透過率（平均）は、３０％～７０％であることが好ましく、３５％～６５％であることがより好ましく、４０％～６０％であることがさらに好ましい。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、反射部分が占める割合は３０％～７０％であることが好ましく、３５％～６５％であることがより好ましく、４０％～６０％であることがさらに好ましい。
本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、透過部分（開口部分）が占める割合は３０％～７０％であることが好ましく、３５％～６５％であることがより好ましく、４０％～６０％であることがさらに好ましい。

【0026】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）において、有色膜は反射膜の反射を遮ることを目的の一つとして製膜する。そのため、透明基板を挟んで反射膜の反対側からは、有色膜が反射膜を隠し、有色膜の色が観察者の目に届くこととなる。
この場合、有色膜に使用する材料の色の選択によっては、表示する空中映像とコントラストを高めることが可能となる。

【0027】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を用いた（空中映像）表示装置では、有色膜に使用する材料の色の選択によっては、表示される空中映像と有色膜のパターンが観察者の目に届くこととなり、意匠性に優れた（空中映像）表示となる。

【0028】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）は、再帰反射方式による空中タッチセンサー（空中タッチスイッチ）に使用されるハーフミラーとして、好適に使用され得る。有色膜に使用する材料の色の選択によっては、表示される空中映像と有色膜のパターンが観察者の目に届くこととなり、意匠性に優れた（空中映像）表示となるとともに、ハーフミラーの存在（位置）を使用者（観察者）が視認することができるので、装置（ハーフミラー）に誤って接触することを防ぐことができる。

【0029】

本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）は、建造物のガラス部分に使用することもできる。ガラス部分を挟んで片側からは、意匠性のあるデザイン（有色膜のパターン）を施すことができ、ガラスを挟んだ逆の面は鏡として使用することができる。

【実施例0030】

以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

【0031】

［ビームスプリッター（ハーフミラー）の作製－１］
フォトリソ法によって図２に示したような手順に従って、本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を作製した。
まず、透明基板２１上に有色膜２２を製膜した（図２（Ａ））。透明基板２１として１．１ｍｍ、SODAガラスを使用した。有色膜２２は黒色樹脂レジスト材を使用し、膜厚は１．１５μｍとした。製膜した有色膜２２の光学濃度（ＯＤ値）は３．８５以上（５５０ｎｍ）であった。
続いて、フォトリソ法によって有色膜２２をパターニングした（図２（Ｂ））。
続いて、パターニングされた有色膜２２上、および透明基板２１上に、スパッタリング法によって反射膜２３を製膜した（図２（Ｃ））。反射膜２３にはアルミ合金を使用し、膜厚は２６０～３００ｎｍとした。反射率は９０％以上であった。
続いて、フォトリソ法によって反射膜２３をパターニングした（図２（Ｄ））。
続いて、スパッタリング法によって透明保護膜２４を製膜した（図２（Ｅ））。透明保護膜２４にはＳｉＯ_２膜を使用した。膜厚は２０ｎｍとした。

【実施例0032】

［ビームスプリッター（ハーフミラー）の作製－２］
マスク蒸着法、およびリフトオフ法によって、本発明のビームスプリッター（ハーフミラー）を次のようにして作製した。
まず、透明基板２１上にマスク蒸着法によって有色膜２２をパターニングした（図２（Ｂ）参照）。透明基板２１として厚み１．１ｍｍ、SODAガラスを使用した。有色膜２２は黒色樹脂レジスト材を使用し、膜厚は１．１５μｍとした。パターニングした有色膜２２の光学濃度（ＯＤ値）は３．８５以上（５５０ｎｍ）であった。
続いて、パターニングされた有色膜２２上に、リフトオフ法によって反射膜２３をパターニングした（図２（Ｄ）参照）。反射膜２３にはアルミ合金を使用し、膜厚は２６０～３００ｎｍとした。反射率は９０％以上であった。
続いて、スパッタリング法によって透明保護膜２４を製膜した（図２（Ｅ）参照）。透明保護膜２４にはＳｉＯ_２膜を使用した。膜厚は２０ｎｍとした。