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公開番号2025026368
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2024124792
出願日2024-07-31
発明の名称光学素子
出願人恵和株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 3/00 20060101AFI20250214BHJP(光学)
要約【課題】出射光の輝度が拡散範囲で均一であり、量産に適した光学素子を提供する。
【解決手段】本発明は、対向する第1主面11aと第2主面12aとを有する光学素子10であって、第1主面11aが、第1のレンチキュラーレンズ11を有し、第2主面12aが、第2のレンチキュラーレンズ12を有し、第1のレンチキュラーレンズ11の長軸方向(Y)が、第2のレンチキュラーレンズ12の長軸方向(X)と直交しているか、または前記直交からさらに±70度の範囲内のズレ角度をなすように交差しており、第1のレンチキュラーレンズ11は、コーニック定数kxが、-2.4以上-0.6以下の曲面形状であり、第2のレンチキュラーレンズ12は、コーニック定数kyが、-0.9以上-0.5以下の曲面形状である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
対向する第１主面と第２主面とを有する光学素子であって、
前記第１主面が、第１のレンチキュラーレンズを有し、
前記第２主面が、第２のレンチキュラーレンズを有し、
前記第１のレンチキュラーレンズの長軸方向が、前記第２のレンチキュラーレンズの長軸方向と直交しているか、または前記直交からさらに±７０度の範囲内のズレ角度をなすように交差しており、
前記第１のレンチキュラーレンズの曲面形状が、下記式（１）で表され、
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［式（１）中、ｃｘは曲率［１／ｍｍ］を示し、ｘは前記第１のレンチキュラーレンズの中心軸からＸ方向の距離［ｍｍ］を示す。ｋｘはコーニック定数を示し、－２．４以上－０．６以下である。］
前記第２のレンチキュラーレンズの曲面形状が、下記式（２）で表される光学素子。
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［式（２）中、ｃｙは曲率［１／ｍｍ］を示し、ｙは前記第２のレンチキュラーレンズの中心軸からＹ方向の距離［ｍｍ］を示す。ｋｙはコーニック定数を示し、－０．９以上－０．５以下である。］
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記ｋｘが、－２．０以上－１．０以下である請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記ｋｙが、－０．８以上－０．６以下である請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学素子が、屈折率が１．３５以上１．７以下の樹脂からなる請求項１記載の光学素子。
【請求項５】
前記光学素子が、角度強度均一性が６０％以上である、請求項１記載の光学素子。
【請求項６】
前記光学素子が、半値全幅（ＦＷＨＭ）の９０％の角度範囲で、輝度が最大輝度の８０％以上である、請求項１記載の光学素子。
【請求項７】
前記光学素子が、拡散板である請求項１記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１のレンチキュラーレンズの曲面形状が、さらに、下記式（３）によって調整される請求項１記載の光学素子。
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［式（３）中、Ａは対称係数を示す。Ｂは非対称係数を示し、－１である。］
【請求項９】
前記第２のレンチキュラーレンズの曲面形状が、さらに、下記式（４）によって調整される請求項１記載の光学素子。
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［式（４）中、Ａは対称係数を示す。Ｂは非対称係数を示し、１である。］
【請求項１０】
前記拡散板が、ヘッドアップディスプレイ装置に用いられる請求項７に記載の光学素子。
（【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、光学素子に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の移動体において、画像表示装置から投影されるナビゲーション等の運転支援情報を、フロントウィンドウに投影するヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載する場合がある）装置が注目されている。ヘッドアップディスプレイ装置は、主に、画像表示装置と、画像表示装置から投影される画像が中間像として結像される拡散板と、その中間像を拡大してフロントガラスへ導く拡大鏡とを備える。拡散板としては、マイクロレンズアレイが広く用いられる。
【０００３】
ヘッドアップディスプレイ装置の低消費電力化を実現するため、画像表示装置の光源として消費電力の小さいレーザー光を光源に用いたレーザープロジェクタが用いられる場合がある。ヘッドアップディスプレイ装置として、例えば、特許文献１には、レーザー光を光源とし、複数画素の配列で形成される映像を投影するレーザープロジェクタと、複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイと、光学系補正素子と、光学系拡大素子とで構成される画像形成装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－１４５７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロレンズアレイは、入射された光を適切に拡散させることができ、求められる配光特性や材料の光学特性に応じて、曲面形状を自由に設計することができる。しかしながら、レーザー光を光源に用いた場合は、レーザー光のスポット径が小さく、出射光の輝度を拡散範囲において均一にすることが難しいという問題もある。また、一方で、高画質化に伴い、マイクロレンズのピッチサイズが小さくなると、金型製作が複雑となり、時間とコストがかかるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、出射光の輝度が拡散範囲で均一であり、量産に適した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】
【０００６】
本発明者は、光学素子の入射側と出射側のそれぞれにレンチキュラーレンズを用い、入射側のレンチキュラーレンズの長軸方向と出射側レンチキュラーレンズの長軸方向を直交するように配置し、それぞれのレンチキュラーレンズの曲面形状を制御することで、簡便な製作工程により、出射光の拡散範囲で輝度を均一にできることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、対向する第１主面と第２主面とを有する光学素子であって、第１主面が、第１のレンチキュラーレンズを有し、第２主面が、第２のレンチキュラーレンズを有し、第１のレンチキュラーレンズの長軸方向が、第２のレンチキュラーレンズの長軸方向と直交しているか、または前記直交からさらに±７０度の範囲内のズレ角度をなすように交差しており、第１のレンチキュラーレンズの曲面形状が、下記式（１）で表され、
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［式（１）中、ｃｘは曲率［１／ｍｍ］を示し、ｘは第１のレンチキュラーレンズの中心軸からｘ方向の距離［ｍｍ］を示す。ｋｘはコーニック定数を示し、－２．４以上－０．６以下である。］
第２のレンチキュラーレンズの曲面形状が、下記式（２）で表される光学素子である。
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［式（２）中、ｃｙは曲率［１／ｍｍ］を示し、ｙは第２のレンチキュラーレンズの中心軸からｙ方向の距離［ｍｍ］を示す。ｋｙはコーニック定数を示し、－０．９以上－０．５以下である。］
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光学素子によれば、出射光の輝度が拡散範囲で均一であり、量産に適した光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態（第１の実施形態）である光学素子の一部を示す斜視図である。
本発明の一実施形態である光学素子の一部を示す平面図である。
本発明の一実施形態である光学素子の一部の（ａ）第１主面の平面図及び（ｂ）Ｘ－Ｘ断面図である。
本発明の一実施形態である光学素子の一部の（ａ）第２主面の平面図及び（ｂ）Ｙ－Ｙ断面図である。
本発明の一実施形態（第２の実施形態）である光学素子を示す概略図である。
本発明の光学素子を用いたヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。
実施例１から５のヒートマップを示す写真である。
実施例６から１０のヒートマップを示す写真である。
実施例１１から１５のヒートマップを示す写真である。
実施例１６から１９のヒートマップを示す写真である。
実施例２０から２３のヒートマップを示す写真である。
実施例１の出射光の拡散角度に対する輝度を示すグラフである。
実施例１１の出射光の拡散角度に対する輝度を示すグラフである。
実施例１９の出射光の拡散角度に対する輝度を示すグラフである。
実施例２０の出射光の拡散角度に対する輝度を示すグラフである。
実施例２３の出射光の拡散角度に対する輝度を示すグラフである。
実施例２４、２５、２７及び２８の拡散板のヒートマップを示す写真である。
実施例２５の拡散板における拡散光の放射強度（W/sr）の分布を示すグラフである。
実施例２８の拡散板における拡散光の放射強度（W/sr）の分布を示すグラフである。
実施例２４～３１、及び比較例１及び２のそれぞれにおける角度強度均一性の結果を、角度範囲別にプロットしたグラフを示す。
実施例２８の拡散板（直交に対するズレ角度４０度）のヒートマップを、角度範囲（１）～（３）毎に示す。
実施例２９の拡散板（直交に対するズレ角度５０度）のヒートマップを、角度範囲（１）～（３）毎に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［光学素子（第１の実施形態）］
以下、本発明の一実施形態（第１の実施形態）の光学素子について図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態である光学素子の一部を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態である光学素子の一部を示す平面図である。図３は、本実施形態である光学素子の一部の（ａ）第１主面の平面図及び（ｂ）Ｘ－Ｘ断面図である。図４は、本実施形態である光学素子の一部の（ａ）第２主面の平面図及び（ｂ）Ｙ－Ｙ断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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