JP2016186601A - 反射型拡散板およびこれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の拡散角を実現できる新規な反射型拡散板を実現する。【解決手段】負の曲率半径を持つ２種以上の微小光学面Ａ１〜Ａ４を有する拡散反射面を持ち、該拡散反射面に入射する光束を拡散反射する反射型拡散板１Ａであって、微小光学面は、正または負の曲率半径：Ｒおよび有効径：Ｄが種ごとに異なり、各微小光学面Ａ１〜Ａ４の曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは、拡散反射させる拡散光の拡散角：２θに応じて設定され、且つ、Ｆ＝｜Ｒ｜／２Ｄ で定義されるＦ値が、全ての微小光学面に対して略同一である。【選択図】図１

Description

この発明は、反射型拡散板およびこれを用いた光学機器に関する。

入射する光を拡散する「拡散板」は、照明装置等の各種の光学機器に用いられている。

従来から知られた拡散板は、摺りガラスのようにランダムな構造、あるいは微小レンズ等を規則的に配列した構造等、微細な凹凸形状が全面に形成されている。

従来、所望の拡散範囲と、拡散光の強度の均一化の実現が困難であった。

出願人は先に、所望の拡散範囲と、拡散光の強度の均一化を実現できる透過型の「拡散板」を提案した（特許文献１）。

この発明は、所望の拡散角を実現できる新規な反射型拡散板の実現を課題とする。

この発明の反射型拡散板は、正または負の曲率半径を持つ２種以上の微小光学面を有する拡散反射面を持ち、該拡散反射面に入射する光束を拡散反射する反射型拡散板であって、前記微小光学面は、正または負の曲率半径：Ｒの絶対値および有効径：Ｄが種ごとに異なり、各微小光学面の曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは、拡散反射させる拡散光の拡散角に応じて設定され、且つ、
Ｆ＝｜Ｒ｜／２Ｄ
で定義されるＦ値が、全ての微小光学面に対して略同一である。

この発明の反射型拡散板に依れば、所望の拡散角の拡散反射を実現できる。

反射型拡散板の実施の１形態を説明するための図である。 拡散面の代表的な３例を説明するための図である。 微小レンズ面の配列の１例を示す図である。 反射型拡散板を用いる光学機器の１例であるヘッドアップディスプレイの１例を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、反射型拡散板の使用状態の１例を示している。
図１（ａ）において、半導体レーザ光源３から放射されるコヒーレントな光を、コリメートレンズ５により平行光束化し、この平行光束を入射光束ＩＬとして反射型拡散板１に入射させる。
反射型拡散板１は、入射光束ＩＬを拡散反射させ、拡散角：２θをもった均一な光強度の拡散光ＤＬに変換する。
反射型拡散板１に形成される拡散反射面は「２種以上の微小光学面」を配してなる。
微小光学面は「曲面」であって、曲率半径：Ｒと有効径：Ｄを有する。
微小光学面の詳細については後述する。

微小光学面の「曲面形状」は、凸面形状であることも凹面形状であることもできる。凸面形状であるか凹面形状であるかに応じて曲率半径は「正または負の値」を取る。
微小光学面は「曲率半径：Ｒおよび有効径：Ｄのうちの少なくとも一方」が種ごとに異なり、各微小光学面の曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは「拡散反射させる拡散光の拡散角（上記「２θ」）」に応じて設定されている。
そして、曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは、
Ｆ＝｜Ｒ｜／２Ｄ
で定義される「Ｆ値」が、全ての微小光学面に対して略同一である。
「微小光学面」の形状は、凹面・凸面を問わず、球面、軸対称非球面、シリンダ面やトロイダル面等のアナモフィック面、フレネル面、ＤＯＥ面等、種々の形状が許容される。

説明を補足する。
説明の簡単のために、拡散反射面がｎ（≧２）種の微小光学面ＳＦＩ（Ｉ＝１〜ｎ）で構成され、これらｎ種の微小光学面ＳＦＩが何れも「球面」である場合を想定する。
これらｎ種の微小光学面全体の集合を考え、この集合において、任意の２つの微小光学面ＳＦｉ、ＳＦｊを考える。

これら２つの微小光学面ＳＦｉ、ＳＦｊの曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄを、微小光学面ＳＦｉにつき、ＲｉおよびＤｉで表し、微小光学面ＳＦｊにつき、ＲｊおよびＤｊで表す。曲率半径：Ｒｉ、Ｒｊについては正と負を考える。

これら２つの微小光学面ＳＦｉとＳＦｊにおいて、曲率半径：ＲｉとＲｊ、有効径：ＤｉとＤｊとの間には、以下の３通りの関係：（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がある。
（ａ） Ｒｉ＝Ｒｊ 且つ、Ｄｉ＝Ｄｊ
（ｂ） Ｒｉ≠Ｒｊ 且つ、Ｄｉ≠Ｄｊ
（ｃ） Ｒｉ≠Ｒｊ 且つ、Ｄｉ＝Ｄｊ 。

上記（ａ）〜（ｃ）のうち、（ａ）は、微小光学面ＳＦｉの曲率半径：Ｒｉ、有効径：Ｄｉが共に、微小光学面ＳＦｊの曲率半径：Ｒｊ、有効径：Ｄｊと等しい場合であり、この場合に限って、微小光学面ＳＦｉと微小光学面ＳＦｊとは「同じ種」に属する。

即ち、この場合には、微小光学面ＳＦｉと微小光学面ＳＦｊは、上記ｎ種の微小光学面ＳＦＩ（Ｉ＝１〜ｎ）の何れか一種に属する。

上記（ｂ）の場合では、微小光学面ＳＦｉとＳＦｊでは「曲率半径：Ｒと有効径：Ｄ」が共に異なる。従って、上記（ｂ）の場合には、微小光学面ＳＦｉと微小光学面ＳＦｊは「互いに異なる種」に属する。

曲率半径について見ると、上述の如く、曲率半径は「正と負」を考える。

この場合、上記曲率半径：ＲｉとＲｊについて、仮に、「Ｒｉ＞０」、「Ｒｊ＜０」とすれば、「Ｒｉ≠Ｒｊ」であるから、曲率半径の符号が異なる微小光学面同志は、異なる種に属する。上記（ｃ）は、この場合の１態様である。

曲率半径：Ｒｉ、Ｒｊの一方が「正」で、他方が「負」であって、更に絶対値が等しい場合には、これらの曲率半径をもつ微小光学面同志は、異なる種に属するが、この場合、有効径：ＤｉとＤｊとは「Ｄｉ＝Ｄｊ」となる場合が許容されるのである。

微小光学面の形状が、球面の場合であれば、曲率半径：Ｒは一義的に定まる。微小光学面の形状が「軸対称非球面」である場合には、曲率半径：Ｒとしては「近軸曲率半径」を用いる。
「アナモフィック面」の場合には、互いに直交する方向をＸ、Ｙ方向として、これらの方向における曲率半径：Ｒｘ、Ｒｙ（≠Ｒｘ）を用いる。同様に、有効径：Ｄについては、これらの方向における有効径：Ｄｘ、Ｄｙ（≠Ｒｘ）を用いる。

例えば「Ｙ方向に曲率を持たないシリンダ面」の場合であれば、Ｒｙ＝∞、Ｄｙ＝「シリンダ面のＹ方向の長さ」である。この場合、異なる種の微小光学面をなすシリンダ面の曲率半径、有効径：ＤとしてはＲｘ、Ｄｘを用いる。この場合、微小光学面はＹ方向には「拡散機能」を持たない。
このように、互いに直交する方向において、曲率半径：Ｒｘ、Ｒｙが異なる場合には、上記「Ｆ値」は、
Ｘ方向について「Ｆｘ＝｜Ｒｘ｜／２Ｄｘ」
Ｙ方向について「Ｆｙ＝｜Ｒｙ」／２Ｄｙ」
で定義される。
そして、Ｆｘ、Ｆｙは「全ての微小光学面について略同一」である。

拡散反射面は、２種以上の微小光学面により構成され、上記球面、軸対称非球面、シリンダ面やトロイダル面等のアナモフィック面、フレネル面、ＤＯＥ面等、種々の形状のものを任意に組み合わせることができる。
例えば、「曲率半径、有効径が共に異なる複数種の微小な球面」を組み合わせて拡散反射面を構成することができる。また、「球面とシリンダ面の組み合わせ」や、「球面とトロイダル面の組み合わせ」等、種種の組み合わせが可能である。
微小光学面の集合により形成される拡散反射面は、入射する光束を反射させて拡散光とするから、個々の微小光学面は「光を反射させる機能」を有する。
この場合の「反射率」については、反射型拡散板の使用目的等に応じて適宜に設定できる。反射効率の良い拡散反射を必要とする場合は、高いに反射率を設定する。
高い反射率を設定する場合であれば、微小光学面の配置を表面形状として形成された金属板等を「反射型拡散板」とすることができる。あるいはまた、微小光学面の配置により表面形状を形成されたガラス面やプラスチック面に、反射膜を蒸着等により形成したものを反射型拡散板とすることができる。
なお、屈折率の異なる２領域の境界面では「反射」が生じるので、微小光学面の配置により表面形状を形成されたガラス面やプラスチック面を、そのままで拡散反射面とすることもできる。
「微小光学面」の曲率半径：Ｒ、有効半径：ＤによるＦ値を、全ての微小光学面に対して略同一とする意義につき説明する。

図２は、３種の反射型拡散板１Ａ、１Ｂ、１Ｃを示している。
図２（ａ）に示す反射型拡散板１Ａは、４種の微小光学面Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の２次元的な配列により拡散反射面が形成された例である。
図２（ｂ）に示す反射型拡散板１Ｂは、４種の微小光学面Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の２次元的な配列により拡散反射面が形成された例である。
図２（ｃ）に示す反射型拡散板１Ｃは、４種の微小光学面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の２次元的な配列により拡散反射面が形成された例である。
なお、上記４種の微小光学面Ａ１〜Ａ４等は、図の如き配列で形成される必要はない。

説明の簡単のため、微小光学面Ａｉ、Ｂｉ、Ｃｉ（ｉ＝１〜４）は何れも「球面」であるとする。
図２に符号ＩＬで示す「入射光」は平行光束で、何れも、図の上方から、拡散反射面に直交するように入射するものとする。
従って、拡散反射された拡散光ＤＬは、何れの場合も「図の上方」へ反射される。
微小光学面Ａ１等につき、その「曲率半径の正・負」を以下の様に定める。
反射された拡散光ＤＬの進行方向（図の上方）を「正の向き」とし、微小光学面の曲率中心が光学面よりも「正の側」に位置する場合、この微小光学面の曲率半径を「正」とする。また、繁雑を避けるべく、反射型拡散板１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおける微小光学面の「曲率半径」と「有効径」は、記号を共通化する。
即ち、微小光学面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の曲率半径を「Ｒ１」、微小光学面Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の曲率半径を「Ｒ２」、微小光学面Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の曲率半径を「Ｒ３」、微小光学面Ａ４、Ｂ４、Ｃ４の曲率半径を「Ｒ４」とする。
また、微小光学面Ａ１、Ｂ１、Ｃ１の有効径を「Ｄ１」、微小光学面Ａ２、Ｂ２、Ｃ２の有効径を「Ｄ２」、微小光学面Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の有効径を「Ｄ３」、微小光学面Ａ４、Ｂ４、Ｃ４の有効径を「Ｄ４」とする。

そうすると、反射型拡散板１Ａの４種の微小光学面Ａ１〜Ａ４の曲率半径：Ｒ１〜Ｒ４は何れも「負」で、反射型拡散板１Ｂの４種の微小光学面Ｂ１〜Ｂ４の曲率半径：Ｒ１〜Ｒ４は何れも「正」である。
反射型拡散板１Ｃにおいては、微小光学面Ｃ１とＣ３の曲率半径：Ｒ１、Ｒ３は「負」、微小光学面Ｃ２とＣ４の曲率半径：Ｒ２、Ｒ４は「正」である。
さて、図２の各図において「微小光学面による反射の光学作用」を考える。
よく知られたように、曲率半径：Ｒを持つ凹面鏡や凸面鏡の焦点距離：ｆは「Ｒ／２」で与えられる。

図２（ａ）の場合、微小光学面Ａ１〜Ａ４の曲率半径：Ｒ１〜Ｒ４が「負」であるので、微小光学面Ａ１〜Ａ４の焦点距離：ｆは何れも「負」である。
例えば、微小光学面Ａ１による反射を考えてみると、微小光学面１Ａは曲率半径：Ｒ１（＜０）と有効径：Ｄ１を有し、焦点距離：ｆ１＝Ｒ１／２（＜０）である。
従って、微小光学面Ａ１で反射された反射光は「発散性」で、その発散角を「２θ」とする。

角：θと、焦点距離：ｆ１及び有効径：Ｄ１との間には、以下の関係が成り立つ。
ｔａｎθ＝Ｄ１／（２｜ｆ１｜）
一方、焦点距離：ｆを持つ結像素子のＦ値は「｜ｆ｜／Ｄ」で定義されるので、反射面としての微小光学面Ａ１のＦ値：｜ｆ１｜／Ｄ１は、「｜Ｒ１｜／２Ｄ」となる。
この発明の反射型拡散板では、拡散反射面をなる微小光学面の全てが、略同一のＦ値を持つ。従って、反射型拡散板１Ａにおいては、拡散反射面を構成する４種の微小光学面Ａ１〜Ａ４により反射された反射光の発散角は、何れも図示の如く「２θ」となる。
すると、拡散反射光ＤＬは「個々の微小光学面Ａ１〜Ａ４による拡散角：２θの発散性反射光の集合であるから、拡散反射光ＤＬの拡散角も２θとなる。

図２（ｂ）の場合、微小光学面Ｂ１〜Ｂ４の焦点距離：ｆは、何れも「正」である。
微小光学面Ｂ１〜Ｂ４は、何れも実質的に同じＦ値を持つ。
從って、微小光学面Ｂ１〜Ｂ４の曲率半径：Ｒ１〜Ｒ４（＞０）、有効径：Ｄ１〜Ｄ４により定まるＦ値が実質的に同じ値であるところから、この場合にも、反射された拡散反射光ＬＤの発散角は何れも２θとなり、拡散反射光ＤＬの拡散角も２θである。
図２（ｃ）の反射型拡散板１Ｃでは、微小光学面には凸面の凹面が混在している。４種の微小光学面Ｃ１〜Ｃ４のうち、凸面である微小光学面Ｃ１、Ｃ３の焦点距離：ｆ１、ｆ３は「負」、凹面である微小光学面Ｃ２、Ｃ４の焦点距離：ｆ２、ｆ４は「正」である。

しかし、Ｆ値の定義における焦点距離は「絶対値」が用いられるから、微小光学面の焦点距離が、正であるか負であるかはＦ値に影響しない。
従って、図２（ｃ）の反射型拡散板１Ｃの場合も、各微小光学面Ｃ１〜Ｃ４による反射光の発散角は何れも図の如く２θであり、拡散反射光ＤＬの拡散角も２θである。
上記の如く、拡散角：２θは「微小光学面の曲率半径と有効径」を選択することにより定まる。従って、各微小光学面に対し、所望の拡散角：２θを満たすように、曲率半径：Ｒと有効径：Ｄとを選択すれば「拡散角：２θを持つ反射型拡散板」を実現できる。

図２に例示した反射型拡散板１Ａ、１Ｂ、１Ｃは何れも、４種の微小光学面の２次元的な配列で拡散反射面が形成されているが、勿論、このことは「反射型拡散板の拡散反射面を構成する微小光学面が４種に限定される」ことを意味しない。
「拡散反射面を構成する微小光学面の種類」は２種以上であればよく、３種でも５種以上でもよい。
拡散反射面は、反射型拡散板の表面形状として形成される。反射型拡散板は「板状」に限らず「フィルム状」でも良い。

上に実施の形態を説明した反射型拡散板１において、拡散反射面は、複数種の微小光学面が多数、ランダムに配置されている。
換言すると、これら「複数種の微小光学面」の有効径：Ｄおよび曲率半径：Ｒは、拡散反射面上でランダムに分布する。即ち、拡散反射面の構造が回折格子として作用しない。

従って、反射型拡散板に対し、レーザ光のようなコヒーレント光を用いても、回折光や回折パターンの発生は、有効に低減もしくは防止される。
従って、個々の微小光学面により反射された反射光の集合である拡散光ＤＬの拡散角：２θは、微小光学面の種類の数に依らず「実質的に一定」である。

図１（ｂ）は、この状態を「理想化」して描いたものである。
また、微小光学面のＦ値が、微小光学面の種類に拘らず略一定であるので、微小光学面は、結像系としての明るさが同じである。
そして、微小光学面の配置がランダムであるので、拡散光ＤＬの光量は、拡散光全体に平均化される。
即ち、異種の微小光学面は、有効径：Ｄも焦点距離の絶対値：｜ｆ｜（＝｜Ｒ｜／２）も区々であるが、これらは全く独立ではない。
拡散角：２θに応じて、ｔａｎθ＝Ｄ／（２｜ｆ｜）が満足され、且つ、｜ｆ｜／Ｄが、微小光学面の種類によらず略一定となるように、ＤとＲとが定められている。
上の説明で例示したように、拡散反射面がｎ（≧２）種の微小光学面ＳＦＩ（Ｉ＝１〜ｎ）で構成される場合において、「Ｉ（＝１〜ｎ）種の微小光学系」の曲率半径をＲＩ、有効径をＤＩとすれば、ｎ種の微小光学面の各種について、
｜Ｒ１｜/Ｄ１＝｜Ｒ２｜/Ｄ２＝・・＝｜ＲＩ｜/ＤＩ＝
・・＝｜Ｒｎ｜/Ｄｎ＝Ｆ （Ｅ）
が成りたつ。

拡散反射面を構成する全ての種の微小光学面の曲率半径：ＲＩと有効径：ＤＩは、上記式（Ｅ）により関係付けられているので、曲率半径：ＲＩが互いに等しい微小光学面同志は、有効径：ＤＩも必然的に等しくなる。

従って、拡散光ＤＬは、拡散の範囲を拡散角：２θに制限され、且つ、拡散角内に拡散される拡散光の強度も一定となる。

従って、図１（ｂ）に理想化して描いた如き、実質的に「所望の拡散角：２θを持ち、均一な強度分布をもつ拡散板」を実現できる。

なお、式（Ｅ）の各項における分子は「曲率半径の絶対値」である。
従って、｜Ｒｉ｜＝｜Ｒｊ｜であって、且つ、Ｄｉ＝Ｄｊであれば、Ｆ値は互いに等しく、この場合、例えば、Ｒｉ＞０、Ｒｊ＜０であっても式（Ｅ）は満足される。

しかし、曲率半径の符号（正・負）が異なるので、曲率半径：Ｒｉを持つ微小光学面は凹面、曲率半径：Ｒｊを持つ微小光学面は凸面であり、これらの微小光学面は異なる種類に属する。

これが、上に説明した
（ｃ） Ｒｉ≠Ｒｊ 且つ、Ｄｉ＝Ｄｊ
の場合である。

複数種類の「微小なレンズ面」を２次元的にランダムに配置して拡散面とした透過型の拡散板は「レンズ拡散板」として知られており、その製造方法も確立している。
このレンズ拡散板における「微小なレンズ面の形状」を「微小光学面の形状」として形成できるので、拡散角：２θと、微小光学面の種類数、種類ごとの有効径：Ｄ、曲率半径：Ｒを指定すれば、これを仕様として、この発明の反射型拡散板を製造できる。

反射型拡散板は、反射型であるため、拡散反射させる光の波長に関わりなく、また、コヒーレンスの有無を問わず、同様に機能するので、波長の異なる複数光束を合成した光束に対しての反射型拡散板としても使用できる。

その場合「合成された複数光束に対するホモジナイザ」としての機能も果たし、拡散角内での拡散光強度が均一化される。

図３に、微小光学面の２次元配列の具体的な１例を示す。
この例は、有効径：Ｄが異なる大小４種の微小光学面を２次元配列した例である。

有効径の最も小さい微小光学面は、有効径：０．１ｍｍの球面であり、図の横方向に０．１ｍｍピッチ、縦方向に０．０８６６ｍｍで配置されている。
これら４種の微小光学面は「いずれも凸面」であることも、「いずれも凹面」であることも、「凸面と凹面の混合」であることもできる。

以下、反射型拡散板の仕様につき説明する。
この発明の反射型拡散板を構成する材料は、反射型拡散板が屈折を利用しないので、広範な種類の材料を利用できる。即ち、通常の光学ガラスや、石英等の光学結晶を材料とし用いることができるし、プラスチックモールドやＡｌやＡｕ等の金属を材料とすることもできる。
反射型拡散板の形態は「平板状」が最も一般的であるが、拡散反射面の形状に対する制限を除けば、他の部分は自由に形成できる。従って、使用状態での拡散反射面のレイアウトに応じて、適切な形状に製造できる。
微小光学面の配列形態は、矩形配列、六方稠密配列、円形配列等が可能である。勿論、このような配列において、各種の微小光学面はランダムに配置される。
また、微小光学面の配合は、最低で２種類の微小光学面を、５０：５０をベースに配列し、回折光の影響が強い方の配合量を少なくするのが良い。
２種の微小光学面の有効径も、最小公倍数が大きくなるように設定するのが良い。微小光学面の種類は、３種以上が好ましい。
微小光学面の有効径は「数μｍ〜数ｍｍ程度」に設定可能である。
即ち「数μｍ〜数ｍｍ程度」が「微小」の範囲である。曲率半径：Ｒは「数μｍ〜数十ｍｍ程度」、Ｆ値は「０近傍から数１００程度」に設定可能である。

拡散反射により拡散させるべき光が「レーザ光束」である場合、レーザ光束の光束径は０．１ｍｍ〜数ｍｍに設定可能である。

このような場合を鑑みると、拡散反射面を構成する複数種の微小光学面として、２種の微小光学面を１個ずつ、即ち、２個の微小光学面を配置したものも「反射型拡散板」として使用可能である。

ところで、従来から知られた反射型拡散板には「同一形状の微少反射面を規則的に配列した構造」のものもある。

このような反射型拡散板にレーザ光を入射させると、レーザ光のコヒーレンスにより、微小光学面の規則的な配列が「回折格子」として作用し、拡散光として反射される反射光の他に、回折光が発生する。

回折光は、回折角をαとすると、回折の次数：Ｎに従い、
Ｎｓｉｎα＝Ｎ・λ／Ｐ
で与えられる所定の方向へ進む。
「λ」は波長、「Ｐ」は微小反射面の配列ピッチである。
従って、このような「回折光を含んだ反射光」をレンズ等で結像させると「光強度の周期的な変動（前述の回折パターン）」が現れ、「結像した画像に対するノイズ」として作用する。
上に実施の形態を説明した反射型拡散板では複数種の微小光学面の配列がランダムであるので、回折の影響がほとんどない。

この発明の反射型拡散板は、種々の目的に使用できる。例えば「光源像を拡散する光学素子や、照明光を均一化する光学素子」として使用できる。
あるいは、レーザ光を用いるプロジェクタやヘッドアップディスプレイ等において、表示画像のスペックルノイズの低減に用いることができる。
反射型拡散板を「レンズに入射させる拡散光」の発生に用いる場合は、拡散角：２θに対するｓｉｎθを、前記レンズのＮＡより大きく設定し、レンズ口径の影響を低減するのが好ましい。

図４に、この発明の反射型拡散板を用いた光学機器の実施の１形態として、ヘッドアップディスプレイの例を簡単に説明する。
図４において、符号５０はヘッドアップディスプレイの「コンバイナ」を示す。
コンバイナ５０は、透明板の片面に、上に説明した如き「拡散反射面」を形成した反射型拡散板５１の、拡散反射面に半透明コート５２をコーティングしてなる。
観察されるべき画像情報を付与された画像光ＩＭＬは「レーザ光」であり、拡散反射面に斜めに入射し、拡散反射されて拡散光ＤＬを生じる。
拡散光ＤＬは観察者の眼１００に入射し、観察者は画像光ＩＭＬが形成する虚像を観察できる。外部からの光ＯＵＬはコンバイナ５０を透過して外部情報光ＯＵＬ１となって、観察者に視認される。
従って、観察者は、拡散反射光ＤＬによる「画像光ＩＭＬによるナビゲーション画像等の虚像と外部情報光ＯＵＬ１による外部情報とを合成（コンバイン）して観察」できる。

コンバイナ５０は、フロントガラスとして使用することもできる。
以上のように、この発明によれば、以下の如き「反射型拡散板および光学機器」を実現できる。

［１］
正または負の曲率半径を持つ２種以上の微小光学面（Ａ１〜Ａ４等）を有する拡散反射面を持ち、該拡散反射面に入射する光束（ＩＬ）を拡散反射する反射型拡散板（１）であって、前記微小光学面は、正または負の曲率半径：Ｒの絶対値および有効径：Ｄが種ごとに異なり、各微小光学面の曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは、拡散反射させる拡散光の拡散角に応じて設定され、且つ、
Ｆ＝｜Ｒ｜／２Ｄ
で定義されるＦ値が、全ての微小光学面（Ａ１〜Ａ４等）に対して略同一である反射型拡散板。

［２］
［１］記載の反射型拡散板であって、Ｆ値が略同一で種類が異なる２種以上の微小光学面（Ａ１〜Ａ４等）が多数、１次元的もしくは２次元的にランダムに配列されて拡散反射面をなす反射型拡散板（１Ａ等）。

［３］
［１］または［２］記載の反射型拡散板であって、２以上の微小光学面（Ｂ１〜Ｂ４）が凹面（Ｒ＞０）である反射型拡散板（１Ｂ）。

［４］
［１］または［２］記載の反射型拡散板であって、２以上の微小光学面（Ａ１〜Ａ４）が凸面（Ｒ＜０）である反射型拡散板（１Ａ）。

［５］
［１］または［２］記載の反射型拡散板であって、凸面の微小光学面（Ｃ１、Ｃ３）と凹面の微小光学面（Ｃ２、Ｃ４）が混在する反射型拡散板（１Ｃ）。

［６］
［１］〜［５］の何れか１に記載の反射型拡散板５０を搭載した光学機器（ヘッドアップディスプレイ等）。

１ 反射型拡散板
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 凸面として形成された微小光学面
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 凹面として形成された微小光学面
Ｃ１、Ｃ３ 凸面として形成された微小光学面
Ｃ２、Ｃ４ 凹面として形成された微小光学面
ＩＬ 入射光束
ＤＬ 拡散光

特開２０１４−２０３０３２号公報

Claims (6)

1. 正または負の曲率半径を持つ２種以上の微小光学面を有する拡散反射面を持ち、該拡散反射面に入射する光束を拡散反射する反射型拡散板であって、
   前記微小光学面は、正または負の曲率半径：Ｒの絶対値および有効径：Ｄが種ごとに異なり、各微小光学面の曲率半径：Ｒ、有効径：Ｄは、拡散反射させる拡散光の拡散角に応じて設定され、且つ、
   Ｆ＝｜Ｒ｜／２Ｄ
   で定義されるＦ値が、全ての微小光学面に対して略同一である反射型拡散板。
2. 請求項１記載の反射型拡散板であって、
   Ｆ値が略同一で種類が異なる２種以上の微小光学面が多数、１次元的もしくは２次元的にランダムに配列されて拡散反射面をなす反射型拡散板。
3. 請求項１または２記載の反射型拡散板であって、
   ２以上の微小光学面が凹面（Ｒ＞０）である反射型拡散板。
4. 請求項１または２記載の反射型拡散板であって、
   ２以上の微小光学面が凸面（Ｒ＜０）である反射型拡散板。
5. 請求項１または２記載の反射型拡散板であって、
   凸面の微小光学面と凹面の微小光学面が混在する反射型拡散板。
6. 請求項１ないし５の何れか１項に記載の拡散板を搭載した光学機器。

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