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公開番号2024092778
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-08
出願番号2022208929
出願日2022-12-26
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 5/00 20060101AFI20240701BHJP(光学)
要約【課題】ユーザに外景を視認させる領域を広く確保しつつも、薄型化がされた光学部材とする。
【解決手段】入射部2aと、対向する射出面2cおよび平滑面2dとを有する導光体2は、屈折率が異なる複数の層で構成されている。複数の層のうち入射部2aおよび平滑面2dを構成する部分を第1層、射出面2cを構成する部分を第2層、第1層と第2層との間を中間層として、中間層は、第1層および第2層よりも屈折率が小さい。第1層、第2層、中間層の屈折率をn₂₁、n₂₃、n₂₂とし、第1層および第2層における入射光の平滑面2dに対する入射角度をφ1として、sinφ1<n₂₂/n₂₁、およびsinφ1<n₂₂/n₂₃、を満たす。
【選択図】図1
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、複数の平坦部（４）および複数のプリズム部（５）を有し、前記入射面から入射した入射光が最初に到達する射出面（２ｃ）と、複数の前記平坦部に対して対向配置された平滑面（２ｄ）とを有する導光体（２）を備え、
前記導光体は、屈折率が異なる複数の層（２１～２３、２５１）を有し、
前記複数の層のうち前記平滑面を構成する層（２１）を第１層とし、前記射出面を構成する層（２３）を第２層とし、前記第１層と前記第２層との間に位置する層を中間層（２２、２５１）として、
前記中間層は、前記第１層および前記第２層よりも屈折率が低い低屈折率層であり、
前記第１層、前記第２層および前記中間層の屈折率をそれぞれｎ
２１
、ｎ
２３
、ｎ
２２
とし、前記第１層および前記第２層における前記入射光の進む方向と前記平坦部に対する法線方向とのなす角度である導光角度をφ１として、
ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２１
、およびｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２３
、を満たす光学部材。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記法線方向に沿って前記平坦部と前記平滑面とを繋ぐ方向を厚み方向（Ｄ２）として、前記複数の層は、前記厚み方向において屈折率が一定である、請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
前記法線方向に沿って前記平坦部と前記平滑面とを繋ぐ方向を厚み方向（Ｄ２）として、
少なくとも前記第１層および前記第２層は、前記厚み方向において屈折率が一定であり、
前記中間層は、前記厚み方向において屈折率が連続的に変化した構成である、請求項１に記載の光学部材。
【請求項４】
前記中間層は、前記厚み方向における中心位置が最も屈折率が小さく、
前記第１層および前記第２層は、屈折率が同じである、請求項３に記載の光学部材。
【請求項５】
前記平滑面に貼り付けられる第１の１／４波長板（７）と、
前記中間層と前記第２層との間に配置される第２の１／４波長板（８）と、をさらに備え、
前記第１の１／４波長板は、前記第２の１／４波長板とは反対方向に前記入射光の偏光方向をずらし、
前記中間層は、前記入射光のうち前記第２の１／４波長板を透過し、前記平滑面に向かう光を選択的に屈折させる偏光依存性を有する、請求項１に記載の光学部材。
【請求項６】
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、複数の平坦部（４）および複数のプリズム部（５）を有し、前記入射面から入射した入射光が最初に到達する射出面（２ｃ）と、複数の前記平坦部に対して対向配置された平滑面（２ｄ）とを有する導光体（２）を備え、
前記導光体は、屈折率が異なる複数の層（２２、２４）を有し、
前記複数の層のうち前記入射面から離れた位置に配置され、かつ前記平滑面を構成する層（２２）を第１層とし、前記入射面および前記射出面を構成する層（２４）を第２層として、
前記第１層は、前記第２層よりも屈折率が低い低屈折率層であり、
前記第１層および前記第２層の屈折率をそれぞれｎ
２２
、ｎ
２４
とし、前記第２層における前記入射光の進む方向と前記平坦部に対する法線方向とのなす角度である導光角度をφ１として、
ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２４
を満たす光学部材。

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 2,600 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、第二の面に配置されるミラーとを有する。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、第一の面の側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、導光体のうち外景光を外部に射出する射出面において、ユーザに外景を視認させる領域を広く確保しつつ、薄型化することも求められている。このニーズを満たすには、外景光が導光体の入射面に向かう角度を入射角度とし、入射光が第二の面に向かう角度を導光角度として、導光角度を入射角度よりも大きくし、入射光が第一、第二の面の間での一往復により進む距離をできるだけ大きくする必要がある。
【０００５】
しかしながら、入射面における一回の屈折では導光角度を大きくすることに限界がある。また、入射面の傾斜角度を変更することも考えられるが、入射面における外景光の反射が大きくなり、光線の損失により効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、ユーザに外景を視認させる領域を広く確保しつつも、薄型化がされた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、複数の平坦部（４）および複数のプリズム部（５）を有し、入射面から入射した入射光が最初に到達する射出面（２ｃ）と、複数の平坦部に対して対向配置された平滑面（２ｄ）とを有する導光体（２）を備え、導光体は、屈折率が異なる複数の層（２１～２３、２５１）を有し、複数の層のうち平滑面を構成する層（２１）を第１層とし、射出面を構成する層（２３）を第２層とし、第１層と第２層との間に位置する層（２２、２５１）を中間層として、中間層は、第１層および第２層よりも屈折率が低い低屈折率層であり、第１層、第２層および中間層の屈折率をそれぞれｎ
２１
、ｎ
２３
、ｎ
２２
とし、第１層および第２層における入射光の進む方向と平坦部に対する法線方向とのなす角度である導光角度をφ１として、ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２１
、およびｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２３
、を満たす。
【０００８】
これによれば、光学部材を構成する導光体は、入射面および平滑面を構成する第１層から外景光が入射し、入射した光が第１層よりも低屈折率の中間層を介して、中間層よりも屈折率が高い第２層の射出面に到達する構成となっている。このため、中間層に入射する光は、屈折により、第１層および第２層よりも導光角度が大きくなり、中間層において第１層および第２層よりも進む距離が大きくなる。よって、導光体の厚みを薄くしても、射出面の広い領域に入射光が到達し、ユーザに外景を視認させる領域を広く確保できる。そして、第１層、第２層、中間層の屈折率をｎ
２１
、ｎ
２３
、ｎ
２２
とし、第１層および第２層の入射光の導光角度をφ１として、ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２１
、ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２３
、を満たすため、中間層と第１層または第２層との界面で全反射が生じない。
【０００９】
請求項６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、複数の平坦部（４）および複数のプリズム部（５）を有し、入射面から入射した入射光が最初に到達する射出面（２ｃ）と、複数の平坦部に対して対向配置された平滑面（２ｄ）とを有する導光体（２）を備え、導光体は、屈折率が異なる複数の層（２２、２４）を有し、複数の層のうち入射面から離れた位置に配置され、かつ平滑面を構成する層（２２）を第１層とし、入射面および射出面を構成する層（２４）を第２層として、第１層は、第２層よりも屈折率が低い低屈折率層であり、第１層および第２層の屈折率をそれぞれｎ
２２
、ｎ
２４
とし、第２層における入射光の進む方向と平坦部に対する法線方向とのなす角度である導光角度をφ１として、ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２４
を満たす。
【００１０】
これによれば、光学部材を構成する導光体は、第２層のうち入射面から外景光が入射し、入射した光の一部が第２層よりも屈折率が小さく、平滑面を構成する第１層に到達し、その後に射出面に到達する構成となっている。このため、第１層に入射する光は、屈折により、第２層よりも導光角度が大きくなり、第１層において第２層よりも進む距離が大きくなる。よって、導光体の厚みを薄くしても、射出面の広い領域に入射光が到達し、ユーザに外景を視認させる領域を広く確保できる。そして、第１層、第２層の屈折率をｎ
２２
、ｎ
２４
とし、第２層の入射光の導光角度をφ１として、ｓｉｎφ１＜ｎ
２２
／ｎ
２４
を満たすため、第１層と第２層との界面で全反射が生じず、光線の損失が抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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