JP2024022908A - 光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】射出面における射出光の光量低下や色調の変化を従来よりも低減可能な光学部材を提供する。【解決手段】光学部材１は、反射面２ａを有する反射部材２と、透明状態と反射状態との切り替えが可能であって、区画された複数の領域３１～３Ｎを有し、反射面と対向配置された調光部材３とを備える。調光部材３は、１つの領域が透明状態に順次切り替えられると共に、透明状態とされた１つの領域以外の全領域が反射状態となる。【選択図】図４

Description

本発明は、一対のミラーとして機能する部材を備え、入射した光の導光および射出が可能な光学部材に関する。

従来、光の反射を主に行うミラーと、光の反射および透過を行うハーフミラーとが対向配置されてなる一対のミラーの間に、外景光が入射したとき、一対のミラー間で外景光の反射・射出がなされる光学部材が知られている（例えば特許文献１）。以下、光学部材のうち外景光の反射を主に行う面を「反射面」と称し、外景光の反射および射出を行う面を「射出面」と称する。

特許文献１に記載の光学部材は、ハーフミラーに入射した外景光の一部がミラー側に反射しつつ、外景光の他の一部がハーフミラーを介して外部に射出され、一対のミラー間の広範囲で外景光の反射・射出が繰り返されることで、広範囲での外景視認を可能とする。

特許第６１７２５１１号公報

上記の光学部材は、ハーフミラーにおいて外景光の反射・射出（透過）に加えて、外景光の吸収も生じるため、反射を繰り返すほどハーフミラーからの射出光の光量が減少し、射出面のうち外景光の入射側から離れた位置ほど視認させる外景が暗くなってしまう。ハーフミラーとしては、金属蒸着膜や誘電体多層膜が用いられうるが、前者の場合、ハーフミラーにおける光の吸収率が３０％以上となるため、光の損失が非常に多くなってしまう。一方、後者の場合、前者に比べてハーフミラーにおける光の吸収率が小さく、光の損失を抑えることができるものの、反射率が光の波長や入射角度によって変化してしまう。そのため、この場合には、外景光の光学部材への入射角度によって、光学部材の射出面における外景の明るさや色調の変化が生じうる。

本発明は、上記の点に鑑み、射出面における射出光の光量低下や色調の変化を従来よりも低減可能な光学部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の光学部材は、光を反射する反射面（２ａ、６ａ）を有する反射部材（２、６）と、透明状態と反射状態との切り替えが可能であって、区画された複数の領域（３１～３Ｎ）を有し、反射面と対向配置された調光部材（３）とを備え、調光部材は、複数の領域のうち１つの領域が透明状態に順次切り替えられると共に、透明状態とされた１つの領域とは異なる残りの領域が反射状態となる。

この光学部材は、反射部材と、透明状態と反射状態との切り替え可能な複数の領域を有する調光部材との２つの部材間における外景光の導光、および調光部材からの外景光の射出が可能となっている。そして、調光部材は、１つの領域が透明状態、残りの領域が反射状態となると共に、透明状態となる領域が順次切り替えられる。調光部材は、反射状態における可視光の反射率が波長や入射角度によって左右されず、かつ透明状態においては可視光の透過率が高く、吸収による損失を低減できる。そのため、この光学部材は、射出面における射出光の光量低下や色調の変化を従来よりも低減することができる。

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。

第１実施形態の光学部材を示す断面図である。 調光部材の区画された領域および回路基板の接続の一例を示す図である。 調光部材のうち第１領域が透明状態である場合についての説明図である。 調光部材のうち第２領域が透明状態である場合についての説明図である。 調光部材のうち第Ｎ領域が透明状態である場合についての説明図である。 調光部材の区画された領域の幅についての説明図である。 第２実施形態の光学部材を示す断面図である。 調光部材のうち第１領域が透明状態である場合についての説明図である。 調光部材のうち第Ｋ領域が透明状態である場合についての説明図である。 調光部材のうち第Ｎ領域が透明状態である場合についての説明図である。 第３実施形態の光学部材および内部の導光を示す図である。 第３実施形態に係る導光体の突出部の説明図である。 比較例の導光体の形状にて生じる光線の隙間についての説明図である。 第３実施形態に係る導光体の形状による光線の隙間の抑制についての説明図である。 導光体の突出部の他の形状例を示す拡大断面図である。 第３実施形態の光学部材における入射光の射出の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態の光学部材１について、図面を参照して説明する。本実施形態の光学部材１は、例えば、ユーザの視界を遮り、死角を生じさせる部材や障害物等に取り付けられ、当該死角の領域の光景を当該ユーザに視認させる死角補助装置として用いられうる。光学部材１は、例えば、車載用途の場合には、搭載される車両のピラーなどに取り付けられ、当該ピラーにより死角になる領域からの外景光をユーザの側に導光し、死角領域の光景をユーザに視認させる。

図１は、図２のＩ－Ｉ線の断面図に相当する。図３～図６では、後述する調光部材３の複数の領域３１～３Ｎが透明状態および反射状態のいずれであるかを分かり易くするため、反射状態の領域についてはハッチングを付し、透明状態の領域については白抜きで示している。また、図３以降の断面図については、図１に相当する図である。

光学部材１は、例えば、図１に示すように、光を反射する反射面２ａを有する反射部材２と、反射面２ａに対して略平行となるように対向配置され、光を透過する透明状態と光を反射する反射状態との切り替えが可能な調光部材３とを備える。光学部材１は、反射部材２および調光部材３が図示しない筐体あるいは保持部材に取り付けられ、これらの部材が略平行の状態で保持されている。光学部材１は、反射部材２の後方から調光部材３の側に外景光が入射したとき、外景光の一部が調光部材３のうち反射状態の部位および反射部材２の反射面２ａで反射を繰り返すと共に、外景光の一部が調光部材３のうち透明状態の部位から射出される構成である。これにより、光学部材１は、反射部材２の後方に位置する図示しない障害物で遮られた死角領域から入射した外景光を反射部材２と調光部材３との間で導光しつつ、当該外景光を調光部材３の広範囲で外部に射出することで、ユーザに死角領域の外景を視認させる。

なお、本明細書において「略平行」とは、完全に平行である状態のほか、図示しない筐体あるいは保持部材の寸法誤差や取付精度等の影響により外景光の導光に支障がない程度にわずかに傾いている状態をも含む。

反射部材２は、本実施形態では、可視光の反射率が所定以上（例えば、限定するものではないが８０％以上）の反射面２ａを有する部材である。反射部材２は、例えば、ガラス、セラミックや樹脂などの任意の材料で構成された基材上にＡｌ（アルミニウム）などの金属材料で構成された金属薄膜とシリコンなどの透明保護膜とがこの順に積層されてなる。反射部材２は、反射面２ａが調光部材３と向き合う状態で図示しない筐体等に保持されており、調光部材３で反射した光を調光部材３側に反射するミラーとしての役割を果たす。

調光部材３は、例えば図２に示すように、区画された複数の領域３１～３Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）を有し、複数の領域３１～３Ｎごとに可視光を透過する透明状態と可視光を反射する反射状態との切り替えが可能な部材である。調光部材３は、「調光ミラー」とも称されうる。調光部材３としては、例えば、エレクトロクロミックやガスクロミックなどを用いることができる。調光部材３は、例えば、エレクトロクロミックの場合、ガラス等の透明基材上にＩＴＯ等の透明電極が、合金薄膜材料によりなるエレクトロクロミック層、電解質層、透明な対向電極がこの順で積層された構成とされる。エレクトロクロミック層は「調光ミラー層」とも称されうる。電解質層は、イオン貯蔵層とも称されうる。調光部材３は、例えば、透明電極－対向電極間に電圧印加すると、鏡面状態（反射状態）のエレクトロクロミック層に電解質層から水素イオンが移動し、合金薄膜材料が非金属状態に変化することで透明状態となる。このように、調光部材３は、エレクトロクロミックを用いた場合、電圧印加の有無により透明状態／反射状態の切り替えが可能となっている。

以下、説明の便宜上、調光部材３のうち反射部材２の反射面２ａと向き合う面を「対向面３ａ」と称し、対向面３ａの反対側の面を「射出面３ｂ」と称する。また、対向面３ａに沿った平面方向であって、外景光が対向面３ａおよび反射面２ａでの反射により導光される方向に沿った方向を「導光方向」と称する。さらに、調光部材３の導光方向における両端のうち最初に光が入射する側の端部を「入射端部」と、入射端部とは反対側の端部を「終端部」と、調光部材３の外郭をなす辺のうち入射端部のものを「入射端辺３Ａ」と、それぞれ称する。

また、図２に示すように、複数の領域の数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）として、複数の領域を入射端部から終端部に向かって順に第１領域３１、第２領域３２、第３領域３３、第４領域３４、・・・、第（Ｎ－１）領域３（Ｎ－１）、第Ｎ領域３Ｎと称する。なお、図２における破線は、調光部材３の領域３１～３Ｎごとの境界を示す便宜的なものであり、実際にはユーザに視認されないものである。

調光部材３は、例えば図２に示すように、複数の領域３１～３Ｎが入射端辺３Ａに対して平行配置となるように区画される。図２の例では、平面視にて、調光部材３の外郭が矩形、複数の領域３１～３Ｎの外郭が長方形状とされるが、これに限定されるものではない。例えば、平面視にて、調光部材３の外郭が平行四辺形とされた場合、複数の領域３１～３Ｎについては入射端辺３Ａに平行となるように区画され、その外郭が長細い平行四辺形とされる。このように、調光部材３および複数の領域３１～３Ｎの外郭については、適宜変更されてもよい。

調光部材３は、複数の領域３１～３Ｎそれぞれの図示しない透明電極にＦＰＣ等の配線４が接続されると共に、配線４を介して駆動制御用の回路基板５に接続されている。これより、調光部材３は、複数の領域３１～３Ｎそれぞれにおける透明状態／反射状態の切り替えの制御が可能となっている。なお、回路基板５は、図示しない回路配線を有する基板に図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭやＩ／Ｏなどが搭載されてなる電子ユニットである。回路基板５は、図示しない任意の電源に接続され、反射部材２の背後（反射面２ａの反対側）に配置される。

調光部材３は、例えば、反射状態においては可視光の反射率が７０％以上、かつ透過率がほぼ０％となる。また、調光部材３は、例えば、透明状態においては可視光の透過率７０％以上、かつ、反射率が対向面３ａおよび射出面３ｂのうち片面で４～５％、両面で８～１０％となる。これにより、調光部材３は、従来の金属蒸着膜によりなるハーフミラーに比べて、透明状態の部位における可視光透過率が高く、透過光の光量を確保できる。また、調光部材３は、従来の誘電体多層膜によりなるハーフミラーとは異なり、反射状態における反射率が外景光Ｌ_１の対向面３ａに対する入射角度や波長に依存しないため、射出面３ｂにおいてユーザが視認する外景の明るさや色調の変化が生じない。

調光部材３は、例えば、電圧印加がされないときには、すべての領域３１～３Ｎが可視光を主に反射する反射状態である。調光部材３は、調光制御時においては、複数の領域のうち１つの領域に電圧印加がなされ、電圧印加がされた領域が可視光を主に透過させる透明状態となる。そして、調光部材３は、第１領域３１～第Ｎ領域３Ｎのうち１つの領域が透明状態とされ、残りの領域が反射状態とされると共に、透明状態となる領域が順次切り替えられる調光制御がなされる。

例えば、調光部材３は、図３に示すように、あるタイミングでは第１領域３１が電圧印加により透明状態となり、残りの領域が反射状態となる。このとき、第１領域３１に入射した外景光Ｌ_１は、透過して第１領域３１から射出される。一方、他の領域に入射した外景光Ｌ_１は、反射部材２側に反射され、その後、反射面２ａおよび調光部材３にて反射が繰り返され、第１領域３１に到達した外景光Ｌ_１とは異なる方向に導光される。

また、調光部材３は、例えば図４に示すように、他のタイミングでは第２領域３２が電圧印加により反射状態から透明状態に切り替えられ、残りの領域が反射状態となる。言い換えると、調光部材３は、例えば第１領域３１を透明状態から反射状態に切り替えられると同時に、第２領域３２が反射状態から透明状態に切り替えられ、他の領域３３～３Ｎが反射状態のまま維持される。このとき、外景光Ｌ_１は、透明状態の第２領域３２に到達したものについては第２領域３２から射出され、反射状態の他の領域に到達したものについては調光部材３から射出されずに導光される。

そして、調光部材３は、順次透明状態となる１つの領域が順次切り替えられ、例えば図５に示すように、他のタイミングでは第Ｎ領域３Ｎが電圧印加により透明状態となり、残りの領域が反射状態となる。このとき、外景光Ｌ_１は、調光部材３と反射面２ａにより導光され、透明状態の第Ｎ領域３Ｎに到達したものがそのまま射出され、第Ｎ領域３Ｎに到達しなかったものは他の方向へ導光される。

このように、調光部材３は、複数の領域の１つが透明状態、他の領域が反射状態となり、透明状態となる領域が順次変更される調光制御がなされる。これにより、反射部材２と調光部材３との間に入射した外景光Ｌ_１は、調光部材３のうち反射状態の領域で高い反射率で反射しつつ、透明状態の領域から高い透過率で射出される。また、調光部材３は、透明状態の領域が順次切り替えられるため、広範囲で外景光Ｌ_１を射出し、ユーザに死角領域の外景を視認させることができる。

調光部材３は、例えば図６に示すように、第Ｋ領域３Ｋ（１≦Ｋ≦Ｎ）の導光方向における幅をＤとし、反射面２ａと調光部材３との隙間をＴとして、以下の（１）式を満たすことが好ましい。

２Ｔ・ｔａｎθ_１≧Ｄ・・・（１）
（１）式におけるθ_１とは、射出面３ｂ側から調光部材３に入射する光Ｌ_１１の射出面３ｂに対する入射角度である。言い換えると、θ_１は、光Ｌ_１１の進行方向と射出面３ｂに対する法線方向とのなす角度である。なお、各領域３１～３Ｎの導光方向における幅Ｄは、例えば、略均等とされる。略均等とは、各領域の幅Ｄが同一である場合のほか、不可避の寸法誤差等により僅かに異なる場合を含む。

（１）式を満たす場合、図６に示すように、光Ｌ_１１は、透明状態の第Ｋ領域３Ｋを透過し、反射面２ａで反射したものすべてが第Ｋ領域３Ｋ以外の領域に到達し、外景光Ｌ_１の一部と共に射出されることがなくなる。逆に（１）式を満たさい場合には、透明状態の第Ｋ領域３Ｋを透過し、反射面２ａで反射した光Ｌ_１１の一部が第Ｋ領域３Ｋに再到達し、外景光Ｌ_１の一部と共に射出されてしまう。つまり、調光部材３は、各領域３１～３Ｎの幅が（１）式を満たすことで、透明状態の各領域から射出される外景光Ｌ_１に射出面３ｂ側からの光Ｌ_１１が重畳しなくなり、光Ｌ_１１によるノイズが抑制される。

なお、２Ｔ・ｔａｎθ_１＝Ｄの場合、透明状態の領域と当該透明状態の領域から侵入した光Ｌ_１１が反射面２ａで反射した光が対向面３ａに再到達する領域との隙間がゼロ、かつ重畳しない状態となる。また、この場合、外景光Ｌ_１の反射面２ａでの反射光が次に到達する対向面３ａの一部の領域を照射領域として、照射領域と、反射状態の照射領域で反射した光が反射面２ａで再度反射して対向面３ａに再到達する領域との隙間がゼロ、かつ重畳しない状態となる。そのため、調光部材３における領域の分割数Ｎが最小となり、第Ｎ領域３Ｎに到達するまでの外景光の導光における反射回数も最小となるため、導光における光線の損失を最小に抑えることができる。

ここで、人の視覚の時間分解能をＣ（単位：Ｈｚ）とし、第１領域３１から第Ｎ領域３Ｎまでの各領域を１回ずつ透明状態にする切り替え制御に要する時間を「全面切り替え時間」とする。このとき、調光部材３は、全面切り替え時間をＳ（単位：ｓｅｃ）として、調光制御においては以下の（２）式を満たすことが好ましい。

Ｓ＜１／Ｃ・・・（２）
全面切り替え時間Ｓは、領域３１～３Ｎそれぞれが１回の電圧印加により透明状態となっている時間を「透明時間」として、全領域の透明時間の合計時間を意味する。つまり、調光制御は、全面切り替え時間を人の視覚の時間分解能以下の時間（例えば１／３０秒以下）で行うことが好ましい。例えば、調光部材３は、全面切り替え時間Ｓが１／３０秒以下であることが好ましく、１／６０秒以下であるとより好ましい。これにより、調光部材３は、複数の領域３１～３Ｎでの透明状態／反射状態の全面切り替えをユーザに認識させない状態、すなわち調光制御による違和感を覚えさせない状態となる。また、調光部材３は、上記の調光制御により、複数の領域３１～３Ｎそれぞれの透過光、すなわち射出面３ｂ全体の透過光をユーザに視認させることができる。

調光部材３は、複数の領域３１～３Ｎそれぞれにおける電圧印加の時間を変えることで、各領域の透明時間が個別に制御されうる。例えば、第１領域３１、第２領域３２、・・・第Ｋ領域３Ｋ、・・・第（Ｎ－１）領域３（Ｎ－１）、第Ｎ領域３Ｎのそれぞれの透明時間をｔ_１、ｔ_２、・・・ｔ_Ｋ、・・・ｔ_{（Ｎ－１）}、ｔ_Ｎとすると、全面切り替え時間Ｓは、以下の数式３で表される。なお、透明時間ｔ_１～ｔ_Ｎは、各領域における通電時間と略同一となる。

また、例えば、反射部材２の反射面の反射率をＲ_ｆ、調光部材３の反射状態における反射率をＲ_ｍ、透明状態における透過率をＴ_ｍ、第１領域３１～第Ｎ領域３Ｎにおける光量をＩ_１～Ｉ_Ｎとする。このとき、第１領域３１の光量Ｉ_１、第２領域３２の光量Ｉ_２、第Ｎ領域３Ｎの光量Ｉ_Ｎは、それぞれ以下の（４）式～（６）式で表される。

Ｉ_１＝Ｔ_ｍ×ｔ_１／Ｓ・・・（４）
Ｉ_２＝Ｒ_ｍ×Ｒ_ｆ×Ｔ_ｍ・ｔ_２／Ｓ・・・（５）
Ｉ_Ｎ＝Ｒ_ｍ ^{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｆ ^{（Ｎ－１）}×Ｔ_ｍ×ｔ_Ｎ／Ｓ・・・（６）
つまり、透明時間ｔ_１～ｔ_Ｎの長さは、第１領域３１～第Ｎ領域３Ｎのそれぞれにおいてユーザが視認する外景の明るさに比例する。言い換えると、透明時間ｔ_１～ｔ_Ｎを適宜変えることにより、第１領域３１～第Ｎ領域３Ｎの光量Ｉ_１～Ｉ_Ｎを等しくすることが可能である。例えば、第１領域３１および第２領域３２の光量を等しくする場合、以下の（７）式、（８）式を満たすようにすればよい。

Ｉ_２＝Ｉ_１×Ｒ_ｍ×Ｒ_ｆ×ｔ_２／ｔ_１・・・（７）
ｔ_２＝ｔ_１／（Ｒ_ｍ×Ｒ_ｆ）・・・（８）
第３領域３３以降の領域においても同様の関係が成立するため、第３領域３３の光量Ｉ_３を第１領域３１、第２領域３２における各光量と等しくする場合には、以下の（９）式、（１０）式を満たすようにすればよい。

Ｉ_３＝Ｉ_２×Ｒ_ｍ×Ｒ_ｆ×ｔ_３／ｔ_２＝Ｉ_１×Ｒ_ｍ ^２×Ｒ_ｆ ^２×ｔ_３／ｔ_１・・・（９）
ｔ_３＝ｔ_１／（Ｒ_ｍ ^２×Ｒ_ｆ ^２）・・・（１０）
同様に、第Ｎ領域３Ｎの光量Ｉ_Ｎを第１領域３１～第（Ｎ－１）領域３（Ｎ－１）における各光量と等しくする場合には、以下の（１１）式、（１２）式を満たすようにすればよい。

Ｉ_Ｎ＝Ｉ_{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｍ×Ｒ_ｆ×ｔ_Ｎ／ｔ_{（Ｎ－１）}＝Ｉ_１×Ｒ_ｍ ^{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｆ ^{（Ｎ－１）}×ｔ_Ｎ／ｔ_１・・・（１１）
ｔ_Ｎ＝ｔ_１／（Ｒ_ｍ ^{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｆ ^{（Ｎ－１）}）・・・（１２）
調光部材３は、（１２）式を満たす調光制御がなされることで、領域３１～３Ｎの各領域における射出光の光量が均等になり、ユーザが視認する外景の明るさを均一化することが可能である。

本実施形態の光学部材１は、透明状態／反射状態の切り替えが可能な複数の領域３１～３Ｎを有する調光部材３と、反射部材２とを備え、反射部材２の反射面２ａと調光部材３の対向面３ａと間で外景光Ｌ_１を反射させ、導光させることができる。また、光学部材１は、領域３１～３Ｎのうち１つの領域を透明状態とし、残りの領域を反射状態としつつ、透明状態となる領域を順次シフトさせることで、調光部材３の全域から外景光を射出することが可能である。このような調光部材３を用いることで、光学部材１は、対向面３ａにおける外景光の反射においては可視光反射率を高くしつつも、射出面３ｂからの外景光の射出においては可視光透過率を高くでき、射出光の光量を確保できる。また、調光部材３は反射状態における反射率が外景光の入射角度や波長に依存しないため、光学部材１は、射出面３ｂにおける明るさや色調の変化を抑えることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の光学部材１について、図面を参照して説明する。

本実施形態の光学部材１は、例えば図７に示すように、反射部材２および調光部材３に加えて、これらの部材が貼り付けられる透明な導光体６を備える点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

導光体６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル等の樹脂材料やガラスなどの任意の透光性の材料で構成されている。導光体６は、本実施形態では、反射部材２および調光部材３とは別体であり、図示しないＯＣＡなどの光学接着剤により、反射部材２および調光部材３が貼り付けられている。導光体６は、例えば図７に示すように、平滑面である第一面６ａと、第一面６ａに対して略平行な第二面６ｂとを有する。導光体６は、例えば、第一面６ａの一部に反射部材２の反射面２ａが接着され、第二面６ｂの全域に調光部材３が接着されている。導光体６は、第一面６ａのうち反射部材２から露出した領域が外景光Ｌ_１を内部に入射させる入射部６ａａとなっている。

以下、説明の便宜上、外景光Ｌ_１のうち導光体６の入射部６ａａから内部に入射した光を「入射光Ｌ_２」と称し、入射光Ｌ_２のうち第二面６ｂの側から透明状態の調光部材３を介して外部に射出される光を「射出光Ｌ_３」と称する。また、導光体６の第一面６ａを「平滑面」と、第二面６ｂを「貼付面」と、それぞれ称することがある。

本実施形態の光学部材１では、例えば図８に示すように、外景光Ｌ_１が入射角度θ_２で入射部６ａａに入射すると、屈折率ｎ（ｎ＞１）の導光体６内で屈折し、入射光Ｌ_２が入射角度φで第二面６ｂに到達する。入射光Ｌ_２のうち第二面６ｂ（貼付面）に保持された調光部材３の透明状態の領域（図８の例では第１領域３１）に到達したものは、射出面３ｂから射出光Ｌ_３として射出される。一方、調光部材３のうち反射状態の領域に到達した入射光Ｌ_２は、図９や図１０に示すように、調光部材３の対向面３ａと反射部材２の反射面２ａとの間で反射を繰り返し、導光体６の内部において導光される。その後、導光された入射光Ｌ_２は、調光部材３の透明領域に到達したとき、射出面３ｂから射出光Ｌ_３として射出される。調光部材３は、上記第１実施形態と同様に、調光制御がなされるため、射出面３ｂの全域から射出光Ｌ_３を射出し、ユーザに死角領域の外景を視認させる。なお、反射部材２と調光部材３とが平行である場合、射出光Ｌ_３は、外景光Ｌ_１と同じ角度θ_２で外部に射出される。

調光部材３は、例えば図８に示すように、各領域３１～３Ｎの導光方向における幅をＤとし、反射面２ａと調光部材３との隙間、すなわち導光体６の厚みをＴとして、以下の（１３）式を満たすことが好ましい。なお、図８では、見やすくするため、各領域３１～３Ｎの導光方向における幅Ｄのうち第１領域３１のものを代表例として示している。

２Ｔ・ｔａｎφ＝２Ｔ・ｔａｎ（ｓｉｎ^－１（ｓｉｎθ_２／ｎ））≧Ｄ・・・（１３）
調光部材３は、上記第１実施形態において（１）式を満たす場合と同様に、各領域３１～３Ｎの幅が（１３）式を満たすことで、透明状態の各領域から射出される外景光Ｌ_１に射出面３ｂ側からの光Ｌ_１１が重畳しなくなり、光Ｌ_１１によるノイズが抑制される。また、２Ｔ・ｔａｎφ＝Ｄの場合には、入射光Ｌ_２が一度で調光部材３を照らす照射領域と、反射状態の当該照射領域で反射した入射光Ｌ_２が反射面２ａを経由して調光部材３を再度照らす領域との隙間、すなわち導光の隙間がゼロとなる。この場合、調光部材３における領域の分割数Ｎが最小、ひいては第Ｎ領域３Ｎに到達するまでの入射光Ｌ_２の導光における反射回数も最小となるため、導光における光線の損失を最小に抑えることができる。

なお、反射部材２は、本実施形態では、ミラーとしての機能を果たせばよく、導光体６の第一面６ａの一部に金属材料等を蒸着等で成膜してなる薄膜とされ、基材を有しない構成であってもよい。この場合、反射部材２と導光体６との間に光学接着剤を配置する必要はない。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる光学部材１となる。また、本実施形態では、車載用途等の場合において振動などの外力が作用しても反射部材２と調光部材３との相対位置のズレが生じず、ピラーやピラーカバー等の障害物に取り付けが容易、かつ取付における精度を過度に必要としない構造となる効果も得られる。

（第３実施形態）
第３実施形態の光学部材１について、図面を参照して説明する。

本実施形態の光学部材１は、例えば図１１に示すように、反射部材２としての導光体６を有し、導光体６の第一面６ａが調光部材３へ外景光Ｌ_１を反射する反射面として機能する構成である。また、この光学部材１は、調光部材３のうち導光体６とは反対側の面にプリズムアレイ７が接着されている。本実施形態の光学部材１は、これらの点で上記第２実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

導光体６は、本実施形態では、平滑面である第一面６ａが全反射を利用して入射光Ｌ_２を反射する反射面として機能する構成となっている。具体的には、導光体６は、その構成材料の屈折率ｎが、導光体６の外部媒質の屈折率をｎ_０として、ｎがｎ_０よりも大きく、かつ入射光Ｌ_２の第二面６ｂおよび第一面６ａに対する入射角度をφとして、以下の（１４）式を満たす設計となっている。

ｓｉｎφ≧ｎ_０／ｎ・・・（１４）
導光体６は、（１４）式を満たすことで、第一面６ａの内側面が導光体６よりも屈折率が小さい外部媒質との界面となり、調光部材３で反射した入射光Ｌ_２を第一面６ａで全反射し、調光部材３の側に導光することが可能となっている。つまり、導光体６は、本実施形態では、調光部材３の支持体であると同時に、調光部材３と対をなす反射部材を兼ねた透明部材である。導光体６は、例えば図１１に示すように、調光部材３の対向面３ａのうち反射状態の部位と第一面６ａとの間で入射光Ｌ_２の反射が繰り返され、終端面６ｅに到達したものを残光Ｌ_４として外部に射出する。終端面６ｅとは、第一面６ａのうち傾斜面６ｄとは反対側の端部と第二面６ｂのうち入射面６ｃとは反対側の端部とを繋ぐ面である。

なお、外部媒質が空気層である場合、ｎ_０＝１となる。また、入射角度φとは、入射光Ｌ_２の進行方向と、第一面６ａまたは第二面６ｂに対する法線方向とのなす角度である。入射角度φは、第一面６ａと調光部材３の対向面３ａとが平行である場合、対向面３ａおよび第一面６ａにおける反射回数に関わらず同一となる。以下、説明の便宜上、第二面６ｂに対する法線方向を「第二面法線方向」と称する。

導光体６は、第二面法線方向に沿って第一面６ａと第二面６ｂとを繋ぐ方向を厚み方向として、図１２に示すように、厚み方向において第一面６ａよりも突出する突出部６１を有している。突出部６１は、例えば、導光体６の厚み方向における最大高さＴ_ｄが、第二面６ｂから第一面６ａまでの高さＴよりも大きい１つの角柱形状となっている。そして、突出部６１は、第二面６ｂに隣接し、第二面６ｂに対して交差する方向に延設された面が外景光Ｌ_１を導光体６の内部に入射させる入射面６ｃとなっている。これにより、導光体６は、上記第２実施形態に比べて、入射面６ｃからの入射光Ｌ_２が第二面６ｂおよび調光部材３の対向面３ａに最初に到達する領域が広く、より多くの光を導光することが可能であり、導光の隙間が生じない構成となっている。

突出部６１は、入射面６ｃが第二面法線方向に対して傾斜角度ψで傾斜すると共に、第二面６ｂとのなす角が鋭角になるように傾斜している。入射面６ｃは、第二面法線方向に対する傾斜角度ψが、入射光Ｌ_２の入射角度φよりも小さくなっている。このとき、屈折の条件よりψ＜π／２－φであれば、入射光Ｌ_２は、φが外景光Ｌ_１の入射角度θ_２よりも大きくなる方向に屈折し、第二面６ｂのより広い範囲に導光される。

突出部６１は、例えば、入射面６ｃと第一面６ａとを繋ぐ面が、第一面６ａに対して傾斜した傾斜面６ｄであると共に、傾斜面６ｄが光吸収膜６２で覆われている。これにより、傾斜面６ｄからの意図しない外光の侵入や、入射面６ｃからの入射光Ｌ_２が傾斜面６ｄで反射することを抑制でき、射出光Ｌ_３に意図しない光が重畳することによるゴースト像の発生を防ぐことができる。なお、光吸収膜６２は、例えば、黒色塗料等の主に可視光を吸収する任意の遮光性材料で構成され、スプレー塗布等により形成される。光吸収膜６２は、可視光を透過させずに吸収できる構成であればよく、その厚みについては任意である。

突出部６１は、例えば図１２に示すように、傾斜面６ｄが第一面６ａに対して傾斜角度ξで傾いている。傾斜角度ξが入射光Ｌ_２の入射角度φよりも大きい場合には、後述する「光線の隙間」が生じうるため、傾斜面６ｄは、これを防ぐことができるようにξ＜φを満たす構成となっている。

以下、説明の便宜上、傾斜面６ｄのうち入射面６ｃ側の端部を「第一端部６ｄａ」と称し、入射面６ｃのうち第一端部６ｄａの近傍から入射した入射光Ｌ_２を「入射光Ｌ_２ａ」と称する。また、傾斜面６ｄのうち第一面６ａ側の端部を「第二端部６ｄｂ」と称し、第一面６ａのうち第二端部６ｄｂの近傍で反射した入射光Ｌ_２を「入射光Ｌ_２ｂ」と称する。

例えば図１３に示す比較例のように、傾斜面６ｄの傾斜角度ξ＞入射角度φの場合、入射光Ｌ_２ａは、第二端部６ｄｂから離れた位置を通過することとなり、第二端部６ｄｂ近傍で反射した入射光Ｌ_２ｂとの間に隙間が生じた状態となる。この入射光Ｌ_２ａと入射光Ｌ_２ｂとの隙間が「光線の隙間」である。この光線の隙間が生じると、第二面６ｂひいては調光部材３の対向面３ａに入射光Ｌ_２が到達しない領域が生じうる。この場合、射出光Ｌ_３において導光の隙間が発生し、表示の連続性を確保することができなくなってしまう。

そこで、傾斜面６ｄは、傾斜角度ξ＜入射角度φを満たす構成とされる。この場合、例えば図１４に示すように、入射光Ｌ_２ａは、第二端部６ｄｂの近傍を通過することとなり、入射光Ｌ_２ｂとの間に光線の隙間が生じない状態となる。その結果、導光体６には光線の隙間、ひいては導光の隙間が生じず、光学部材１は、調光部材３の射出面３ｂにおける表示の連続性を確保することができる。

また、傾斜面６ｄは、外景光Ｌ_１の入射角度θ_２がθ_２±Δθ_２、入射光Ｌ_２の入射角度φがφ±Δφのように広がりがある場合には、傾斜角度ξ＜φ－Δφを満たすことにより、θ_２±Δθ_２の範囲内において光線の隙間発生を抑制可能となる。

なお、上記では、傾斜面６ｄが１つの平坦な傾斜面とされ、その傾斜角度ξが入射角度φよりも小さい場合を代表例として説明したが、傾斜面６ｄは、１つの傾斜面である場合に限定されるものではない。例えば、傾斜面６ｄは、複数の面を有する構成であってもよいし、湾曲面であってもよい。具体的には、傾斜面６ｄは、例えば図１５に示すように、２つの面を有する矩形形状であってもよい。このように、傾斜面６ｄは、１つの傾斜面以外の構成とされる場合には、第一端部６ｄａ近傍から入射した入射光Ｌ_２が第二端部６ｄｂ近傍を通過する設計となっていればよく、その外形については特に限定されない。この場合、傾斜角度ξは、図１５に示すように、第一端部６ｄａと第二端部６ｄｂとを結ぶ仮想直線ＶＬ１と、第一面６ａに対する法線方向と、のなす角度とも言える。そのため、傾斜面６ｄは、ξ＜φを満たす形状であれば、その形状を問わないが、どのような形状であっても第一端部６ｄａから第二端部６ｄｂまでの領域については光吸収膜６２によって覆われた構成とされる。

プリズムアレイ７は、導光体６と同様に、アクリル等の任意の透明材料で構成された透光部材であり、図示しないＯＣＡ等の光学接着剤により調光部材３に貼り付けられる。プリズムアレイ７は、例えば、角柱形状とされた複数のプリズム部７１が形成されたシートである。

複数のプリズム部７１は、例えば図１６に示すように、入射面６ｃに対して略平行な平行面７１ａと、平行面７１ａに隣接し、平行面７１ａに対して交差する交差面７１ｂとを有し、互いに相似する形状となっている。複数のプリズム部７１は、平行面７１ａが調光部材３の透明領域を透過した入射光Ｌ_２を外部に射出する射出面として機能する。複数のプリズム部７１は、例えば、交差面７１ｂの表面に図示しない光吸収膜が成膜されており、プリズムアレイ７側からの意図しない外光が調光部材３に入射しない構成となっている。これにより、射出光Ｌ_３にプリズムアレイ７側からの意図しない外光が重畳することによるノイズを抑制することができる。なお、プリズムアレイ７は、例えば、金型等を用いた公知のプラスチック成形方法によって、複数のプリズム部７１を有する面が形成される。

本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の効果が得られる光学部材１となる。また、この光学部材１は、透明材料で構成された導光体６の第一面６ａが反射面として機能するため、当該反射面を反射性材料で構成した場合における反射面での光吸収が生じず、第一面６ａにおける反射ロスを低減し、導光の効率がより向上する効果も得られる。また、導光体６とは別体の反射部材が不要となり、光学部材１全体の薄型化も可能となる。さらに、この光学部材１は、調光部材３にプリズムアレイ７が貼り付けられることで、プリズムアレイ７側からの意図しない外光によるノイズを抑制できる効果も得られる。

（他の実施形態）
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

なお、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

（本発明の特徴）
［請求項１］
光学部材であって、
光を反射する反射面（２ａ、６ａ）を有する反射部材（２、６）と、
透明状態と反射状態との切り替えが可能であって、区画された複数の領域（３１～３Ｎ）を有し、前記反射面と対向配置された調光部材（３）とを備え、
前記調光部材は、複数の前記領域のうち１つの前記領域が透明状態に順次切り替えられると共に、透明状態とされた１つの前記領域とは異なる残りの前記領域が反射状態となる、光学部材。
［請求項２］
前記反射部材とは別体であって、透明材料で構成された導光体（６）をさらに有し、
前記反射部材および前記調光部材は、前記導光体に貼り付けられている、請求項１に記載の光学部材。
［請求項３］
前記反射部材は、屈折率ｎ（ｎ＞１）の透明材料で構成された導光体（６）であり、
前記調光部材は、前記導光体に貼り付けられており、
前記反射面は、前記導光体のうち前記調光部材が貼り付けられた貼付面（６ｂ）と対向する平滑面（６ａ）であって、前記導光体に入射した入射光（Ｌ_２）のうち反射状態の前記領域で反射した光を全反射により前記調光部材の側に反射し、
前記貼付面と前記平滑面との前記導光体の厚み方向における距離をＴとして、前記導光体は、前記厚み方向における最大高さがＴ_ｄ（＞Ｔ）であって、前記平滑面よりも突出した突出部（６１）を有し、
前記突出部は、前記貼付面のなす平面と交差する方向に延設された面が外景光（Ｌ_１）を前記調光部材の側へ入射させる入射面（６ｃ）である、請求項１に記載の光学部材。
［請求項４］
複数のプリズム部（７１）を有するプリズムアレイ（７）をさらに有し、
前記プリズムアレイは、前記調光部材のうち前記反射部材とは反対側の面に貼り付けられている、請求項３に記載の光学部材。
［請求項５］
複数の前記領域の数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）とし、Ｎ個の前記領域のうち外景光の入射側の端部に位置する前記領域を第１領域（３１）とし、前記第１領域から前記端部とは反対側の端部に向かって残りの前記領域を第２領域～第Ｎ領域（３２～３Ｎ）とし、前記第１領域、第Ｎ領域が透明状態である時間をそれぞれｔ_１、ｔ_Ｎとし、前記反射面の反射率をＲ_ｆとし、前記調光部材のうち反射状態の前記領域における反射率をＲ_ｍとして、
前記調光部材は、ｔ_Ｎ＝ｔ_１／（Ｒ_ｍ ^{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｆ ^{（Ｎ－１）}）を満たす調光制御がなされる、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の光学部材。
［請求項６］
複数の前記領域のすべてが１回ずつ透明状態となる時間の合計を全面切り替え時間（Ｓ）として、前記全面切り替え時間は、１／３０秒以下である、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光学部材。

２・・・反射部材、２ａ・・・反射面、３・・・調光部材
３１～３Ｎ・・・（調光部材が区画されてなる）複数の領域、６・・・導光体
６ａ・・・平滑面（第一面）、６ｂ・・・貼付面（第二面）、６ｃ・・・入射面
７・・・プリズムアレイ、７１・・・プリズム部、Ｌ_１・・・外景光、Ｌ_２・・・入射光
Ｓ・・・全面切り替え時間

Claims (6)

1. 光学部材であって、
   光を反射する反射面（２ａ、６ａ）を有する反射部材（２、６）と、
   透明状態と反射状態との切り替えが可能であって、区画された複数の領域（３１～３Ｎ）を有し、前記反射面と対向配置された調光部材（３）とを備え、
   前記調光部材は、複数の前記領域のうち１つの前記領域が透明状態に順次切り替えられると共に、透明状態とされた１つの前記領域とは異なる残りの前記領域が反射状態となる、光学部材。
2. 前記反射部材とは別体であって、透明材料で構成された導光体（６）をさらに有し、
   前記反射部材および前記調光部材は、前記導光体に貼り付けられている、請求項１に記載の光学部材。
3. 前記反射部材は、屈折率ｎ（ｎ＞１）の透明材料で構成された導光体（６）であり、
   前記調光部材は、前記導光体に貼り付けられており、
   前記反射面は、前記導光体のうち前記調光部材が貼り付けられた貼付面（６ｂ）と対向する平滑面（６ａ）であって、前記導光体に入射した入射光（Ｌ_２）のうち反射状態の前記領域で反射した光を全反射により前記調光部材の側に反射し、
   前記貼付面と前記平滑面との前記導光体の厚み方向における距離をＴとして、前記導光体は、前記厚み方向における最大高さがＴ_ｄ（＞Ｔ）であって、前記平滑面よりも突出した突出部（６１）を有し、
   前記突出部は、前記貼付面のなす平面と交差する方向に延設された面が外景光（Ｌ_１）を前記調光部材の側へ入射させる入射面（６ｃ）である、請求項１に記載の光学部材。
4. 複数のプリズム部（７１）を有するプリズムアレイ（７）をさらに有し、
   前記プリズムアレイは、前記調光部材のうち前記反射部材とは反対側の面に貼り付けられている、請求項３に記載の光学部材。
5. 複数の前記領域の数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）とし、Ｎ個の前記領域のうち外景光の入射側の端部に位置する前記領域を第１領域（３１）とし、前記第１領域から前記端部とは反対側の端部に向かって残りの前記領域を第２領域～第Ｎ領域（３２～３Ｎ）とし、前記第１領域、第Ｎ領域が透明状態である時間をそれぞれｔ_１、ｔ_Ｎとし、前記反射面の反射率をＲ_ｆとし、前記調光部材のうち反射状態の前記領域における反射率をＲ_ｍとして、
   前記調光部材は、ｔ_Ｎ＝ｔ_１／（Ｒ_ｍ ^{（Ｎ－１）}×Ｒ_ｆ ^{（Ｎ－１）}）を満たす調光制御がなされる、請求項１に記載の光学部材。
6. 複数の前記領域のすべてが１回ずつ透明状態となる時間の合計を全面切り替え時間（Ｓ）として、前記全面切り替え時間は、１／３０秒以下である、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光学部材。

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