特許ウォッチ

公開番号2024089261
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204523
出願日2022-12-21
発明の名称光学部材
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G02B 6/00 20060101AFI20240626BHJP(光学)
要約【課題】表示視域の面積および外景の視認性を確保しつつ、薄型化された光学部材とする。
【解決手段】外景光が入射する入射面2aと、入射面2aから入射した入射光の反射および外部への射出を行う射出面2bと、射出面2bに対して対向配置され、射出面2bからの反射光を射出面2bに向けて反射する反射面2cとを有する導光体2を備える。射出面2bは、傾斜が異なる複数の傾斜面31～33により構成される複数のプリズム部3を有する。反射面2cは、複数の傾斜面31～33のうち1つの面と同じ傾斜とされた反射部41を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
外景光を内部で反射させて導光する光学部材であって、
前記外景光が入射する入射面（２ａ）と、前記入射面から入射した入射光が最初に到達し、前記入射光の反射および外部への射出を行う射出面（２ｂ）と、前記射出面に対して対向配置され、前記入射光のうち前記射出面で反射した反射光を前記射出面に向けて反射する反射面（２ｃ）とを有する導光体（２）を備え、
前記射出面は、傾斜が異なる複数の傾斜面（３１、３２、３３）により構成される複数のプリズム部（３）を有し、
前記反射面は、複数の前記傾斜面のうち１つの面と同じ傾斜とされた面である同一傾斜面（４１）を有する、光学部材。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
複数の前記傾斜面のうち前記入射光の一部を外部に射出する１つの前記傾斜面を射出部（３３）として、前記射出部は、前記入射面と平行である、請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
前記射出面を構成する複数の前記プリズム部を第１プリズム部として、
前記反射面は、前記入射光のうち前記射出面で反射した光を前記射出面に反射する面である反射部（４１）と、前記反射部に隣接する隣接面（４２）とを有する複数の第２プリズム部（４）を有する、請求項１に記載の光学部材。
【請求項４】
前記反射部は、複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）と平行である、請求項３に記載の光学部材。
【請求項５】
前記導光体の屈折率をｎとし、複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）および前記反射面に対する法線方向と前記入射光が進む方向とのなす角度をδとして、
前記１つの傾斜面および前記反射面は、ｓｉｎδ＞１／ｎを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。
【請求項６】
前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記入射面における前記外景光の入射方向と前記厚み方向とのなす角度をθとし、前記入射光のうち前記射出面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をφとし、前記入射光のうち前記反射面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をεとして、
複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）、および前記入射面は、ε＞φ＞θを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。
【請求項７】
前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記入射面と前記厚み方向とのなす角度をψとして、
前記入射面は、ψ＜φを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。
【請求項８】
前記射出面は、３つ以上の前記傾斜面を有する、請求項１に記載の光学部材。
【請求項９】
前記導光体において前記入射光が前記射出面および前記反射面で反射して進む方向を導光方向（Ｄ１）とし、複数の前記傾斜面のうち前記入射光の一部を反射する１つの面を第１傾斜面（３１）、前記第１傾斜面に隣接する面を第２傾斜面（３２）、前記第２傾斜面を挟んで前記第１傾斜面とは反対側に配置され、前記入射光の一部を外部に射出する面を第３傾斜面（３３）として、
前記射出面は、前記導光方向における前記第１傾斜面の第１幅（Ｐａ１～Ｐａ（ｍ＋１））と、前記導光方向における前記第２傾斜面から前記第３傾斜面までの第２幅（Ｐｂ１～Ｐｂ（ｍ＋１））との比が異なる複数の領域（２ｂａ～２ｂｃ）を有し、
複数の前記領域は、前記入射面から遠い位置にある前記領域ほど前記第２幅に対する前記第１幅の比が小さい、請求項８に記載の光学部材。
【請求項１０】
前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記射出面から前記入射面のうち前記射出面とは反対側の端部（２ａ１）までの距離を入射面高さ（Ｔｄ）として、
前記入射面高さは、前記射出面と前記反射面との前記厚み方向における間隔（Ｔｓ）よりも大きく、
前記端部と前記反射面のうち前記入射面の側の端部（２ｃ１）とを直線状に繋ぐ仮想直線（ＶＬ）と、前記厚み方向とのなす角度をξとし、前記入射光のうち前記射出面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をφとして、
前記導光体は、ξ＜φを満たす、請求項１に記載の光学部材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射面から入射した光の一部を内部で反射させ、入射した光およびその反射光を入射面とは異なる面から外部に射出する光学部材に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光学部材としては、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の光学部材は、外景光が入射する入射面、入射面から入射した外景光が最初に向かう第一の面、および第一の面に対向する第二の面を有する導光体と、第一の面側に配置される半透過ミラーとを有する。この光学部材は、入射面から入射した外景光の一部が半透過ミラーで第二の面に反射され、残部が半透過ミラーにおいて吸収または透過すると共に、第二の面において半透過ミラーで反射した光を第二の面側に反射させる。そして、この光学部材は、第一の面に複数のプリズムを有するプリズムシートが配置されており、半透過ミラーを透過した光が複数のプリズムを介して外部に射出される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６３７２３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、この種の光学部材は、複数のプリズムが配置された射出面の側において、ユーザに光学部材の後方の光景を視認させる表示領域（以下「表示視域」という）を広く確保しつつ、薄型化されることが求められている。光学部材のうち平行配置された第一の面および第二の面の距離、すなわち厚みは、第一の面および第二の面に対する外景光の入射角度と、表示視域の幅と、往復回数とにより決まる。そして、表示視域を広く確保しつつ、光学部材の厚みを薄くするためには、入射した外景光が第一の面と第二の面との間で往復する回数（以下「往復回数」という）を多くする必要がある。
【０００５】
しかしながら、往復回数を増やすと、第一の面に入射する外景光同士の境界、すなわち、往復回数が異なり、かつ隣接する外景光同士の境界が増加し、表示視域における外景の連続性が損なわれうる。また、光学部材は、第一の面が半透過ミラーで構成されている場合、導光される外景光のうち往復回数が多いものほど輝度が低下するため、表示視域における輝度変化が大きくなってしまう。このように、単に光学部材を薄肉化し、入射した外景光の往復回数を増やした構成とした場合、表示視域における視認性を確保することが難しい。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、薄肉化され、表示視域を広くしつつも、表示視域における外景の視認性が確保することが可能な光学部材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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の光学部材は、外景光を内部で反射させて導光する光学部材であって、外景光が入射する入射面（２ａ）と、入射面から入射した入射光が最初に到達し、入射光の反射および外部への射出を行う射出面（２ｂ）と、射出面に対して対向配置され、入射光のうち射出面で反射した反射光を射出面に向けて反射する反射面（２ｃ）とを有する導光体（２）を備え、射出面は、傾斜が異なる複数の傾斜面（３１、３２、３３）により構成される複数のプリズム部（３）を有し、反射面は、複数の傾斜面のうち１つの面と同じ傾斜とされた面である同一傾斜面（４１）を有する。
【０００８】
この光学部材は、入射面と、射出面と、反射面とを有する導光体を備え、射出面が複数の傾斜面で構成された複数のプリズム部を有してなる。そして、反射面は、プリズム部のうち１つの傾斜面と同一の傾斜とされた同一傾斜面を有している。これによれば、入射面から導光体内部に入射した後、射出面で反射して反射面に向かう光の角度が、導光体内部で射出面に向かう光の角度よりも大きくなる。この結果、反射面と射出面との間隔、すなわち厚みを小さくしても、入射光の反射面と射出面との１往復における幅が大きくなり、表示視域を広く確保することができる。また、上記した入射光の反射面と射出面との１往復における幅が所定以上に確保されるため、厚みを小さくしても、導光体内部における往復回数を過度に増やす必要がなくなる。したがって、この光学部材は、薄肉化され、表示視域を広くしつつも、表示視域における外景の視認性が確保することが可能となっている。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態の光学部材を示す断面図である。
第１実施形態の光学部材における導光の説明図である。
図１中のＩＩＩ領域を示す拡大断面図である。
射出面のプリズム部を構成する各傾斜面の傾斜角度と導光との関係を示す模式図である。
背面の傾斜角度およびこれによる導光の隙間抑制の説明図である。
比較例の光学部材および導光を示す模式図である。
第２実施形態の光学部材を示す断面図である。
第２実施形態における射出面の第１領域ないし第３領域のプリズム部および幅を示す模式図である。
第２実施形態の光学部材における導光の説明図である。
第２実施形態の光学部材の第１変形例を示す断面図である。
第２実施形態の光学部材の第２変形例を示す断面図である。
図１１の光学部材における導光の説明図である。
プリズム部を有する反射面に起因する光線の隙間の説明図である。
第２実施形態の光学部材の第３変形例を示す断面図である。
図１４中のＸＶ領域を示す拡大断面図である。
図１５に相当する図であって、空洞層の形成工程を示す拡大断面図である。
図１５に相当する図であって、空洞層に代わって反射層を有する変形例を示す拡大断面図である。
他の実施形態の光学部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許