JP2024089261A - Optical Components - Google Patents

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Abstract

Figure 2024089261000001

【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

Figure 2024089261000001

An optical member that is thinned while ensuring the area of a display viewing zone and visibility of an outside scene.
[Solution] A light guide 2 is provided with an incident surface 2a on which external scene light is incident, an exit surface 2b which reflects the incident light from the incident surface 2a and emits it to the outside, and a reflecting surface 2c which is disposed opposite the exit surface 2b and reflects the reflected light from the exit surface 2b towards the exit surface 2b. The exit surface 2b has a plurality of prism portions 3 which are constituted by a plurality of inclined surfaces 31-33 with different inclinations. The reflecting surface 2c has a reflecting portion 41 which is inclined in the same manner as one of the plurality of inclined surfaces 31-33.
[Selected figure] Figure 2

Description

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。 The present invention relates to an optical element that reflects a portion of light incident on an incident surface internally and emits the incident light and its reflected light to the outside from a surface different from the incident surface.

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。 Conventionally, an example of this type of optical element is that described in Patent Document 1. The optical element described in Patent Document 1 has a light guide having an entrance surface on which external light enters, a first surface to which the external light entering from the entrance surface is initially directed, and a second surface opposite the first surface, and a semi-transparent mirror arranged on the first surface side. In this optical element, a portion of the external light entering from the entrance surface is reflected by the semi-transparent mirror to the second surface, and the remainder is absorbed or transmitted by the semi-transparent mirror, and the second surface reflects the light reflected by the semi-transparent mirror to the second surface side. In addition, this optical element has a prism sheet having multiple prisms arranged on the first surface, and the light transmitted through the semi-transparent mirror is emitted to the outside via the multiple prisms.

特許第6372305号公報Patent No. 6372305

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。 In recent years, there has been a demand for this type of optical element to be thin while ensuring a wide display area (hereinafter referred to as the "display viewing area") on the side of the exit surface where the multiple prisms are arranged, which allows the user to view the scene behind the optical element. The distance between the first and second surfaces of the optical element that are arranged in parallel, i.e., the thickness, is determined by the angle of incidence of the outside light with respect to the first and second surfaces, the width of the display viewing area, and the number of round trips. In order to reduce the thickness of the optical element while ensuring a wide display viewing area, it is necessary to increase the number of times that the incident outside light makes a round trip between the first and second surfaces (hereinafter referred to as the "number of round trips").

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。 However, increasing the number of round trips increases the number of boundaries between adjacent outside scene lights incident on the first surface, i.e., the number of boundaries between adjacent outside scene lights that have made different round trips, which can impair the continuity of the outside scene in the display viewing zone. Furthermore, when the first surface of the optical member is made of a semi-transparent mirror, the luminance of the guided outside scene light that makes more round trips decreases, resulting in a large change in luminance in the display viewing zone. In this way, simply thinning the optical member and increasing the number of round trips of the incident outside scene light makes it difficult to ensure visibility in the display viewing zone.

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。 In view of the above, the present invention aims to provide an optical element that is thin and widens the display viewing zone while ensuring visibility of the outside scene in the display viewing zone.

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。 In order to achieve the above object, the optical element described in claim 1 is an optical element that internally reflects and guides external light, and includes a light guide (2) having an entrance surface (2a) on which the external light is incident, an exit surface (2b) where the incident light from the entrance surface first arrives and reflects the incident light and emits it to the outside, and a reflection surface (2c) that is disposed opposite the exit surface and reflects the reflected light of the incident light reflected at the exit surface toward the exit surface, the exit surface having a plurality of prism portions (3) composed of a plurality of inclined surfaces (31, 32, 33) with different inclinations, and the reflection surface having an identical inclined surface (41) that is a surface with the same inclination as one of the plurality of inclined surfaces.

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。 This optical member includes a light guide having an entrance surface, an exit surface, and a reflecting surface, and includes a plurality of prism portions, the exit surface of which is composed of a plurality of inclined surfaces. The reflecting surface has an identical inclined surface that is inclined to one of the inclined surfaces of the prism portion. According to this, the angle of the light that is reflected by the exit surface and directed toward the reflecting surface after entering the inside of the light guide from the entrance surface becomes larger than the angle of the light directed toward the exit surface inside the light guide. As a result, even if the distance between the reflecting surface and the exit surface, i.e., the thickness, is reduced, the width of one round trip of the incident light between the reflecting surface and the exit surface becomes large, and a wide display viewing area can be secured. In addition, since the width of one round trip of the incident light between the reflecting surface and the exit surface is secured to be greater than a predetermined value, even if the thickness is reduced, it is not necessary to excessively increase the number of round trips inside the light guide. Therefore, this optical member is thinned, and while the display viewing area is widened, the visibility of the outside scene in the display viewing area can be secured.

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。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第1実施形態の光学部材を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the optical member according to the first embodiment. 第1実施形態の光学部材における導光の説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams illustrating light guide in the optical member according to the first embodiment. 図1中のIII領域を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing region III in FIG. 1 . 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。5A to 5C are schematic diagrams showing the relationship between the inclination angle of each inclined surface constituting a prism portion on the exit surface and light guiding. 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。10A and 10B are diagrams illustrating the inclination angle of the rear surface and the resulting suppression of gaps in light guide. 比較例の光学部材および導光を示す模式図である。5A and 5B are schematic diagrams illustrating an optical member and a light guide according to a comparative example. 第2実施形態の光学部材を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an optical member according to a second embodiment. 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。13A to 13C are schematic diagrams showing prism portions and widths of first to third regions of an exit surface in a second embodiment. 第2実施形態の光学部材における導光の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of light guide in an optical member according to a second embodiment. 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。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a first modified example of the optical member of the second embodiment. 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。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a second modified example of the optical member of the second embodiment. 図11の光学部材における導光の説明図である。12 is an explanatory diagram of light guide in the optical member of FIG. 11 . FIG. 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。10 is an explanatory diagram of gaps in light rays caused by a reflecting surface having a prism portion; FIG. 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。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a third modified example of the optical member of the second embodiment. 図14中のXV領域を示す拡大断面図である。FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing region XV in FIG. 14 . 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。FIG. 16 corresponds to FIG. 15 and is an enlarged cross-sectional view showing a cavity layer forming step. 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。FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view corresponding to FIG. 15, showing a modified example having a reflective layer instead of a cavity layer. 他の実施形態の光学部材を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical member according to another embodiment.

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。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

(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。
First Embodiment
The optical member 1 of the first embodiment will be described with reference to the drawings. The optical member 1 of the present embodiment can be used as a blind spot assistance device that is attached to a member or obstacle that blocks the user's view and creates a blind spot, and allows the user to view the scene in the blind spot. For example, in the case of an in-vehicle application, the optical member 1 is attached to a pillar of the vehicle on which it is mounted, and guides external light from the blind spot area caused by the pillar to the user's side, allowing the user to view the scene in the blind spot area.

図4では、光学部材1内における導光を分かり易くするため、光学部材1に入射した光および光学部材1から外部に射出する光にハッチングを施している。 In FIG. 4, the light entering the optical element 1 and the light exiting the optical element 1 are hatched to make it easier to understand the light guided within the optical element 1.

光学部材1は、例えば図1に示すように、透光性材料で構成された導光体2を備える。導光体2は、外部からの光を内部に入射させる入射面2aと、入射面2aに隣接する射出面2b、射出面2bと対向配置される反射面2cと、射出面2bと反射面2cとを繋ぐ終端面2dと、入射面2aと反射面2cとを繋ぐ背面2eとを備える。光学部材1は、入射面2aから外部の光を導光体2の内部に入射させ、入射した光の一部を射出面2bと反射面2cとの間で反射を繰り返させつつ、射出面2bの一部で光を外部に射出させる。これにより、光学部材1は、射出面2b側にいるユーザに死角領域の光景をユーザに視認させる。 As shown in FIG. 1, the optical member 1 includes a light guide 2 made of a light-transmitting material. The light guide 2 includes an entrance surface 2a that allows external light to enter the inside, an exit surface 2b adjacent to the entrance surface 2a, a reflecting surface 2c arranged opposite the exit surface 2b, a terminal surface 2d that connects the exit surface 2b and the reflecting surface 2c, and a back surface 2e that connects the entrance surface 2a and the reflecting surface 2c. The optical member 1 allows external light to enter the inside of the light guide 2 from the entrance surface 2a, and while a portion of the incident light is repeatedly reflected between the exit surface 2b and the reflecting surface 2c, the optical member 1 allows the user on the exit surface 2b side to visually recognize the scene in the blind spot area.

以下、説明の便宜上、例えば図2に示すように、外部から導光体2に入射する光を「外景光L」と称し、外景光Lのうち入射面2aから導光体2の内部に入射した光を「入射光」と称する。入射光のうち入射面2aから射出面2bに直接入射する光を「第1入射光L21」と称し、入射光のうち射出面2bの一部で反射し、反射面2cに向かう反射光を「第2入射光L22」と称する。また、第2入射光L22が反射面2cで反射し、射出面2bに向かう光を「第3入射光L23」と称する。また、射出面2bの一部から外部に射出される光を「射出光L」と称し、終端面2dから外部に抜ける光を「残光L」と称する。 Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, the light incident on the light guide 2 from the outside is referred to as "external light L 1 ", and the light of the external light L 1 that enters the inside of the light guide 2 from the incident surface 2a is referred to as "incident light". The light of the incident light that directly enters the exit surface 2b from the incident surface 2a is referred to as "first incident light L 21 ", and the reflected light of the incident light that is reflected by a part of the exit surface 2b and heads toward the reflecting surface 2c is referred to as "second incident light L 22 ". In addition, the light of the second incident light L 22 that is reflected by the reflecting surface 2c and heads toward the exit surface 2b is referred to as "third incident light L 23 ". In addition, the light that is emitted to the outside from a part of the exit surface 2b is referred to as "emitted light L 3 ", and the light that passes through the terminal surface 2d to the outside is referred to as "afterglow L 4 ".

導光体2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透光性の材料からなる。導光体2は、例えば図2に示すように、入射光が射出面2bのうち後述する第1傾斜面31および反射面2cで全反射し、内部で導光されるように設計されている。この詳細については後述する。導光体2は、入射面2aの部分の最大厚みTdが、射出面2bと反射面2cとが対向する部分の厚みTsよりも大きい構成となっている。言い換えると、入射光が射出面2bおよび反射面2cで反射しながら進む方向を「導光方向D1」として、導光体2は、導光方向D1のうち射出面2bと反射面2cとが対向する部分の厚みが他の部分よりも薄い構成となっている。なお、導光方向D1とは、射出面2bのうち入射面2a側の端部から終端面2d側の端部に向かう方向ともいえる。また、最大厚みTdは、入射面高さともいえる。 The light guide 2 is made of a resin material such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyethylene, acrylic, or a light-transmitting material such as glass. The light guide 2 is designed so that the incident light is totally reflected by the first inclined surface 31 and the reflecting surface 2c of the exit surface 2b, as described later, and guided inside, as shown in FIG. 2. The details will be described later. The light guide 2 is configured so that the maximum thickness Td of the part of the entrance surface 2a is larger than the thickness Ts of the part where the exit surface 2b and the reflecting surface 2c face each other. In other words, the direction in which the incident light travels while being reflected by the exit surface 2b and the reflecting surface 2c is defined as the "light guide direction D1", and the light guide 2 is configured so that the thickness of the part where the exit surface 2b and the reflecting surface 2c face each other in the light guide direction D1 is thinner than the other parts. The light guide direction D1 can also be said to be the direction from the end of the exit surface 2b on the entrance surface 2a side to the end of the end surface 2d side of the exit surface 2b. The maximum thickness Td can also be considered as the height of the incident surface.

入射面2aは、外景光Lを導光体2の内部に入射させる面である。射出面2bと反射面2cとを繋ぐ方向を「厚み方向D2」として、入射面2aは、厚み方向D2に対して、傾斜角度ψ(<90°)で傾斜している。入射面2aは、傾斜角度ψが、第1入射光L21の導光角φよりも小さくなっている。導光角φとは、第1入射光L21の進む方向(入射方向)と厚み方向D2とのなす角度を意味する。入射面2aに入射する外景光Lの進む方向と厚み方向D2とのなす角度を「入射角θ」として、屈折の条件よりψ<π/2-φであれば、第1入射光L21は、φが外景光Lの入射角θよりも大きくなる方向に屈折する。つまり、ψ<π/2-φを満たす場合、第1入射光L21は、射出面2bのより広い範囲に導光される。 The incident surface 2a is a surface that allows the external light L1 to enter the inside of the light guide body 2. The direction connecting the exit surface 2b and the reflecting surface 2c is defined as the "thickness direction D2", and the incident surface 2a is inclined at an inclination angle ψ (<90°) with respect to the thickness direction D2. The inclination angle ψ of the incident surface 2a is smaller than the light guide angle φ of the first incident light L21 . The light guide angle φ means the angle between the traveling direction (incident direction) of the first incident light L21 and the thickness direction D2. If the angle between the traveling direction of the external light L1 incident on the incident surface 2a and the thickness direction D2 is defined as the "incident angle θ", and ψ<π/2-φ is satisfied according to the refraction condition, the first incident light L21 is refracted in a direction in which φ is larger than the incident angle θ of the external light L1 . In other words, when ψ<π/2-φ is satisfied, the first incident light L21 is guided to a wider range of the exit surface 2b.

射出面2bは、例えば図3に示すように、それぞれ傾斜角度が異なる第1傾斜面31、第2傾斜面32および第3傾斜面33を有した構成の複数の第1プリズム部3により構成されている。射出面2bは、複数の第1プリズム部3が導光方向D1に沿って繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。第1プリズム部3は、例えば、第1傾斜面31、第2傾斜面32および第3傾斜面33が導光方向D1に沿ってこの順に配置されてなる。 As shown in FIG. 3, the exit surface 2b is composed of a plurality of first prism portions 3 each having a first inclined surface 31, a second inclined surface 32, and a third inclined surface 33 with different inclination angles. The exit surface 2b is a prism array in which a plurality of first prism portions 3 are repeatedly arranged along the light guide direction D1. The first prism portion 3 is composed of, for example, a first inclined surface 31, a second inclined surface 32, and a third inclined surface 33 arranged in this order along the light guide direction D1.

第1傾斜面31は、例えば図2や図3に示すように、第1入射光L21および第3入射光L23を全反射により反射する面であり、ミラーとして機能する。第1傾斜面31は、例えば図4に示すように、厚み方向D2に対して角度α1で傾斜している。具体的には、第1傾斜面31は、角度α1が導光角φよりも大きく、かつ90°未満とされる。第1傾斜面31は、第1入射光L21および第3入射光L23の進む方向と第1傾斜面31に対する法線方向とのなす角度が導光角φよりも大きくなるように傾斜している。これにより、第1入射光L21および第3入射光L23は、φ<α1を満たすことで第1傾斜面31に入射すると共に、α1<π/2を満たすことで、厚み方向D2に対する角度が導光角φよりも大きいεとなるように第1傾斜面31で反射される。 The first inclined surface 31 is a surface that reflects the first incident light L21 and the third incident light L23 by total reflection, as shown in, for example, FIG. 2 and FIG. 3, and functions as a mirror. The first inclined surface 31 is inclined at an angle α1 with respect to the thickness direction D2, as shown in, for example, FIG. 4. Specifically, the angle α1 of the first inclined surface 31 is larger than the light guide angle φ and less than 90°. The first inclined surface 31 is inclined so that the angle between the traveling direction of the first incident light L21 and the third incident light L23 and the normal direction to the first inclined surface 31 is larger than the light guide angle φ. As a result, the first incident light L21 and the third incident light L23 are incident on the first inclined surface 31 by satisfying φ<α1, and are reflected by the first inclined surface 31 so that the angle with respect to the thickness direction D2 is ε, which is larger than the light guide angle φ, by satisfying α1<π/2.

また、導光体2の構成材料の屈折率をnとし、外部を空気(屈折率1)とし、第1傾斜面31に対する法線方向と第1入射光L21の進む方向とのなす角度をδとして、導光体2は、以下の(1)式、(2)式を満たす設計となっている。 In addition, the refractive index of the material constituting the light guide 2 is n, the outside is air (refractive index 1), and the angle between the normal direction to the first inclined surface 31 and the traveling direction of the first incident light L21 is δ. The light guide 2 is designed to satisfy the following formulas (1) and (2).

sinδ≧1/n・・・(1)
δ=φ+π/2-α1・・・(2)
これにより、導光体2は、半透過ミラーや反射率が高い材料で構成されたミラーを有さずとも、全反射により第1傾斜面31で第1入射光L21および第3入射光L23を反射させることが可能となる。
sin δ ≧ 1/n (1)
δ=φ+π/2−α1 (2)
This enables the light guide 2 to reflect the first incident light L21 and the third incident light L23 by total reflection at the first inclined surface 31 without having a semi-transparent mirror or a mirror made of a material with high reflectivity.

第2傾斜面32は、第1傾斜面31に隣接する面であり、厚み方向D2に対してα1とは異なる角度β1で傾斜している。第2傾斜面32は、第1入射光L21および第3入射光L23が直接入射して意図しない反射をしないように、傾斜の角度β1が導光角φよりも小さくなっている。これにより、第1入射光L21および第3入射光L23のうち第1傾斜面31に到達しなかった光は、第2傾斜面32に遮られることなく、第3傾斜面33に入射することとなる。第2傾斜面32は、意図しない外光の侵入に起因するゴースト像の発生抑制のため、図示しない光吸収膜により覆われた状態とされてもよい。 The second inclined surface 32 is a surface adjacent to the first inclined surface 31, and is inclined at an angle β1 different from α1 with respect to the thickness direction D2. The second inclined surface 32 has an inclination angle β1 smaller than the light guide angle φ so that the first incident light L21 and the third incident light L23 do not directly enter and cause unintended reflection. As a result, the light of the first incident light L21 and the third incident light L23 that does not reach the first inclined surface 31 is incident on the third inclined surface 33 without being blocked by the second inclined surface 32. The second inclined surface 32 may be covered with a light absorbing film (not shown) to suppress the occurrence of ghost images caused by the intrusion of unintended external light.

第3傾斜面33は、例えば図2や図4に示すように、入射した第1入射光L21および第3入射光L23を外部に射出光Lとして射出する面である。第3傾斜面33は、例えば図4に示すように、厚み方向D2に対する角度がα1、β1とは異なるγで傾斜している。第3傾斜面33は、γがψと等しい傾斜、すなわち入射面2aと平行とされることが好ましい。これにより、射出光Lが外景光Lと同じ角度で射出されることとなり、外景光Lによる光景と射出光Lによる光景とのズレが抑制され、射出面2bにおける視認性が向上する。 The third inclined surface 33 is a surface that emits the first incident light L21 and the third incident light L23 to the outside as the exit light L3 , as shown in Fig. 2 or Fig. 4, for example. The third inclined surface 33 is inclined at an angle γ with respect to the thickness direction D2 that is different from α1 and β1, as shown in Fig. 4, for example. It is preferable that the third inclined surface 33 is inclined such that γ is equal to ψ, that is, parallel to the incident surface 2a. This causes the exit light L3 to be emitted at the same angle as the external scene light L1 , suppressing the deviation between the scene due to the external scene light L1 and the scene due to the exit light L3 , and improving the visibility on the exit surface 2b.

反射面2cは、本実施形態では、反射部41と、これに隣接する隣接面42とによりなる複数の第2プリズム部4を有してなる。反射面2cは、複数の第2プリズム部4が導光方向D1に沿って繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。 In this embodiment, the reflecting surface 2c has a plurality of second prism portions 4 each consisting of a reflecting portion 41 and an adjacent surface 42 adjacent thereto. The reflecting surface 2c is a prism array in which the plurality of second prism portions 4 are repeatedly arranged along the light guide direction D1.

反射部41は、例えば図2に示すように、第2入射光L22を全反射により反射する面であり、ミラーとして機能する。反射部41は、例えば図3に示すように、厚み方向D2に対する角度がα1で傾斜しており、第1傾斜面31と同一の傾斜の同一傾斜面である。つまり、反射部41は、第1傾斜面31に対して平行となっている。これにより、反射部41に対する第2入射光L22の入射角度がδとなり、上記の(1)式を満たすため、反射部41は、第1傾斜面31と同様に、入射光の全反射が生じる設計となっている。そして、反射部41で反射された第3入射光L23は、第1入射光L21と同様に導光角φの光線となって射出面2bに向かうこととなる。 The reflecting portion 41 is a surface that reflects the second incident light L22 by total reflection, as shown in FIG. 2, and functions as a mirror. As shown in FIG. 3, the reflecting portion 41 is inclined at an angle α1 with respect to the thickness direction D2, and is the same inclined surface as the first inclined surface 31. That is, the reflecting portion 41 is parallel to the first inclined surface 31. As a result, the incident angle of the second incident light L22 to the reflecting portion 41 becomes δ, and satisfies the above formula (1). Therefore, the reflecting portion 41 is designed to cause total reflection of the incident light, similar to the first inclined surface 31. The third incident light L23 reflected by the reflecting portion 41 becomes a light ray with a light guide angle φ, similar to the first incident light L21 , and heads toward the exit surface 2b.

隣接面42は、反射部41に隣接する面であり、厚み方向D2に対して反射部41とは異なる角度で傾斜している。隣接面42は、例えば、第2入射光L22が直接入射しないように、厚み方向D2に対する傾斜角度が適宜調整される。 The adjacent surface 42 is a surface adjacent to the reflecting portion 41, and is inclined with respect to the thickness direction D2 at an angle different from that of the reflecting portion 41. The inclination angle of the adjacent surface 42 with respect to the thickness direction D2 is appropriately adjusted so that, for example, the second incident light L22 is not directly incident on the adjacent surface 42.

終端面2dは、射出面2bと反射面2cとを繋ぐ面であり、例えば、所定の角度で傾斜した傾斜面となっている。終端面2dは、第1傾斜面31および反射部41で繰り返し反射されて第3傾斜面33に到達しなかった、入射光Lの一部が残光Lとして外部に射出する。 The terminal surface 2d is a surface that connects the emission surface 2b and the reflection surface 2c, and is, for example, an inclined surface inclined at a predetermined angle. A part of the incident light L2 that is repeatedly reflected by the first inclined surface 31 and the reflection portion 41 and does not reach the third inclined surface 33 is emitted to the outside as afterglow L4 from the terminal surface 2d .

なお、終端面2dは、図示しない光吸収膜を配置する等の遮光処理を施されてもよい。これにより、残光Lの漏れ出しによるゴーストの発生を抑制することができる。また、終端面2dは、複数の第1プリズム部3のうち入射面2aとは反対側の端部に位置するものの第3傾斜面33と連続性を有する構成、すなわち第3傾斜面33と同一の傾斜であってもよい。この場合、終端面2dからの残光Lも射出光Lとなり、光線の損失を抑制することができる。 The end face 2d may be subjected to a light-shielding treatment such as disposing a light-absorbing film (not shown). This can suppress the occurrence of ghosts due to leakage of afterglow L4 . The end face 2d may also be configured to have continuity with the third inclined surface 33 of the end face of the plurality of first prism portions 3 located at the end opposite to the entrance face 2a, that is, may have the same inclination as the third inclined surface 33. In this case, the afterglow L4 from the end face 2d also becomes the exit light L3 , and loss of light can be suppressed.

背面2eは、例えば図2に示すように、入射面2aのうち射出面2bとは反対側の端部2a1と、反射面2cのうち終端面2dとは反対側の端部2c1とを直線状に繋ぐ傾斜面となっている。背面2eは、厚み方向D2に対する角度が導光角φよりも小さいξで傾斜している。これにより、図5に示すように、第1入射光L21の一部が端部2c1の近傍を通過すると共に、第2入射光L22の一部が端部2c1の近傍の反射部41に入射することとなる。つまり、近傍を通過する第1入射光L21と端部2c1の近傍の反射部41で反射した第3入射光L23との間における隙間(すなわち導光の隙間)が生じることが抑制されるため、射出面2bにおいてユーザに視認させる光景の視認性が向上する。 As shown in FIG. 2, the rear surface 2e is an inclined surface that linearly connects the end 2a1 of the incident surface 2a opposite to the exit surface 2b and the end 2c1 of the reflecting surface 2c opposite to the terminal surface 2d. The rear surface 2e is inclined at an angle ξ with respect to the thickness direction D2 that is smaller than the light guide angle φ. As a result, as shown in FIG. 5, a part of the first incident light L21 passes near the end 2c1, and a part of the second incident light L22 is incident on the reflecting portion 41 near the end 2c1. In other words, the occurrence of a gap (i.e., a light guide gap) between the first incident light L21 passing near the end and the third incident light L23 reflected by the reflecting portion 41 near the end 2c1 is suppressed, thereby improving the visibility of the scene viewed by the user on the exit surface 2b.

以上が、本実施形態の光学部材1の基本的な構成である。光学部材1は、上記した構成とされることで、導光体2とは別の材料によりなる半透過ミラーやミラーを有しなくても入射光を全反射により導光させることができる。また、光学部材1は、射出面2bと反射面2cとが対向する部分の厚みTsを従来よりも薄くしつつも、射出面2bにおける表示視域Sを広く確保することができる。 The above is the basic configuration of the optical member 1 of this embodiment. With the above-mentioned configuration, the optical member 1 can guide the incident light by total reflection without having a semi-transparent mirror or a mirror made of a material other than the light guide 2. Furthermore, the optical member 1 can ensure a wide display viewing area S on the exit surface 2b while making the thickness Ts of the portion where the exit surface 2b and the reflecting surface 2c face each other thinner than in the past.

なお、ここでいう表示視域Sとは、例えば図2に示すように、射出面2bの導光方向D1における両端の射出光L同士の最大幅を意味する。 The display viewing area S here means the maximum width between the exit lights L3 at both ends in the light guide direction D1 of the exit surface 2b, as shown in FIG.

次に、光学部材1の厚みTsについて、図6に示す比較例の光学部材100と対比して説明する。 Next, the thickness Ts of the optical element 1 will be explained in comparison with the optical element 100 of the comparative example shown in FIG. 6.

比較例の光学部材100は、光学部材1と同様に、透光性の導光体101を有し、他の材料によりなる半透過ミラーやミラーを有さずに、全反射により外景光Lを導光する構成となっている。光学部材100は、入射面101a、射出面101b、反射面101cおよび終端面101dを備え、射出面101bのうち光の反射部分である平坦部103と反射面101cとの対向部分の厚みTが一様となっている。言い換えると、光学部材100は、複数の平坦部103と反射面101cとが平行となっている。射出面101bは、入射光を外部に射出する面を有するプリズム部102と、入射光を全反射により反射する平坦部103とが繰り返し配列されてなる。プリズム部102は、入射光を外部に射出する射出部102aと、入射面101a側の平坦部103に隣接する隣接面102bとを有してなる。光学部材100は、第1入射光L21が平坦部103にて導光角φで反射して第2入射光L22となり、第2入射光L22が導光角φで反射面101cに入射し、全反射により射出面101bに反射する構成となっている。 The optical member 100 of the comparative example has a light-transmitting light guide 101, similar to the optical member 1, and is configured to guide the outside light L1 by total reflection without having a semi-transmissive mirror or a mirror made of other materials. The optical member 100 has an incident surface 101a, an exit surface 101b, a reflecting surface 101c, and a terminal surface 101d, and the thickness T of the facing portion of the exit surface 101b between the flat portion 103, which is a light reflecting portion, and the reflecting surface 101c is uniform. In other words, the optical member 100 has a plurality of flat portions 103 and the reflecting surface 101c parallel to each other. The exit surface 101b is formed by repeatedly arranging a prism portion 102 having a surface that emits incident light to the outside, and a flat portion 103 that reflects the incident light by total reflection. The prism portion 102 has an emission portion 102a that emits incident light to the outside, and an adjacent surface 102b that is adjacent to the flat portion 103 on the incident surface 101a side. The optical member 100 is configured such that a first incident light L21 is reflected by the flat portion 103 at a light guide angle φ to become a second incident light L22 , and the second incident light L22 is incident on the reflecting surface 101c at the light guide angle φ and is reflected to the emission surface 101b by total reflection.

なお、比較例の光学部材100では、平坦部103および反射面101cに対する法線方向が厚み方向D2となっている。 In the optical element 100 of the comparative example, the normal direction to the flat portion 103 and the reflecting surface 101c is the thickness direction D2.

ここで、光学部材100における表示視域を広く確保するためには、入射光が平坦部103と反射面101cとを一往復したときの導光方向D1における幅を「往復幅W」として、往復幅Wを所定以上に確保する必要がある。そして、往復幅Wを広くするためには、光学部材100の厚みTを大きくする必要がある。光学部材100における往復幅Wは、以下の(3)式で表される。 Here, in order to ensure a wide display viewing area in the optical element 100, the width in the light guide direction D1 when the incident light makes one round trip between the flat portion 103 and the reflecting surface 101c is defined as the "round trip width W", and it is necessary to ensure that the round trip width W is equal to or greater than a predetermined value. In order to widen the round trip width W, it is necessary to increase the thickness T of the optical element 100. The round trip width W in the optical element 100 is expressed by the following formula (3).

W=2×T×tanφ・・・(3)
つまり、光学部材100は、表示視域を所定以上に確保するためには、入射角θに対して導光角φをできるだけ大きくするか、あるいは厚みTを所定以上とする必要がある。しかしながら、後者の方法については薄型化のニーズに反するため、表示視域の確保および薄型化を両立するには、前者の方法が望ましい。
W = 2 × T × tan φ (3)
That is, in order to ensure a predetermined or larger display viewing area, the optical member 100 needs to have the light guide angle φ as large as possible with respect to the incident angle θ, or the thickness T be set to a predetermined or larger value. However, the latter method runs counter to the need for thinning, so the former method is preferable in order to achieve both a sufficient display viewing area and thinning.

ここで、入射面101aに対する法線方向と外景光Lの進む方向とのなす角度をα2とし、当該法線方向と第1入射光L21の進む方向とのなす角度をβ2とし、導光体101の屈折率をnとして、導光角φは、以下の(4)式を満たす。また、入射面101aの厚み方向D2に対する傾斜角度をψとしたとき、以下の(5)式、(6)式が成り立つ。 Here, the angle between the normal direction to the incident surface 101a and the traveling direction of the external scene light L1 is α2, the angle between the normal direction and the traveling direction of the first incident light L21 is β2, and the refractive index of the light guide 101 is n0 , the light guide angle φ satisfies the following formula (4). In addition, when the inclination angle of the incident surface 101a with respect to the thickness direction D2 is ψ, the following formulas (5) and (6) hold.

sinβ2=sinα2/n・・・(4)
α2=π/2-θ-ψ・・・(5)
β2=π/2-φ-ψ・・・(6)
(4)式ないし(6)式によれば、導光角φを入射角θよりもできるだけ大きくするためには、α2を大きくする必要がある。しかしながら、α2を大きくすると、入射面101aにおける外景光Lの反射の割合が増加すると共に、入射面101aと平行なプリズム部102の射出部分における入射光の反射の割合も増加するため、反射による光線の損失が懸念される。
sin β2 = sin α2 / n 0 ... (4)
α2=π/2−θ−ψ (5)
β2=π/2−φ−ψ (6)
According to formulas (4) to (6), in order to make the light guide angle φ as large as possible compared with the incident angle θ, it is necessary to make α2 large. However, when α2 is large, the proportion of the reflected external light L1 at the incident surface 101a increases, and the proportion of the reflected incident light at the exit portion of the prism portion 102 parallel to the incident surface 101a also increases, which raises concerns about the loss of light rays due to reflection.

このため、光学部材100は、表示視域を所定以上に確保しつつ、厚みTを薄くすることに限界があり、表示視域の面積確保と薄型化と両立が難しい。 For this reason, there is a limit to how thin the thickness T of the optical element 100 can be while still ensuring a specified or greater display viewing area, making it difficult to simultaneously ensure the area of the display viewing area and reduce the thickness.

一方、光学部材1における往復幅Wは、以下の(7)式で表される。 On the other hand, the reciprocating width W of the optical element 1 is expressed by the following formula (7).

W=Ts×tanε+Ts×tanφ=Ts(tanε+tanφ)・・・(7)
そして、光学部材1および比較例の光学部材100の往復幅Wが同じである場合、(3)式および(7)式により、光学部材1の厚みTsと光学部材100の厚みTとの間には、(8)式が成り立つ。
W = Ts × tan ε + Ts × tan φ = Ts (tan ε + tan φ) ... (7)
When the reciprocating width W of the optical element 1 and the comparative optical element 100 are the same, equation (8) holds between the thickness Ts of the optical element 1 and the thickness T of the optical element 100 based on equations (3) and (7).

Ts=2×T×tanφ/(tanε+tanφ)・・・(8)
そして、光学部材1はφ<ε<π/2となる設計であるため、tanε>tanφとなり、tanφ/(tanε+tanφ)が1/2未満、すなわちTs<Tとなる。つまり、光学部材1は、光学部材100と同じ表示視域を確保しつつも、薄型化された構成となっている。また、光学部材1は、光学部材100とは異なり、α2を所定以上に大きくする必要がないため、入射面2aおよび第3傾斜面33における反射による光線損失が抑制される効果も得られる。
Ts = 2 × T × tanφ / (tan ε + tan φ) ... (8)
Since the optical member 1 is designed to satisfy φ<ε<π/2, tan ε>tan φ, and tan φ/(tan ε+tan φ) is less than 1/2, i.e., Ts<T. In other words, the optical member 1 has a thinner configuration while ensuring the same display viewing area as the optical member 100. Moreover, unlike the optical member 100, the optical member 1 does not need to increase α2 beyond a predetermined value, and therefore, an effect of suppressing light loss due to reflection at the entrance surface 2a and the third inclined surface 33 can be obtained.

本実施形態によれば、入射面2aに入射角θで入射する外景光Lがθより大きい導光角φの第1入射光L21となり、第1入射光L21が第1傾斜面31でφより大きい導光角εの第2入射光L22で反射部41に入射する光学部材1となる。これにより、光学部材1は、射出面2bと反射面2cとが対向する部分の厚みTsを薄くしつつも、入射光がこれらの間を一往復するのに要する往復幅Wを確保できるため、表示視域の確保および薄型化の両立が可能となる。また、導光体2とは異なる材料で構成される半透過ミラーやミラーを有さず、全反射により入射光を導光するため、導光体2内において光の吸収による光線の損失が抑制され、従来よりも射出面2bにおける外景の視認性が向上する。 According to this embodiment, the outside scene light L1 incident on the incident surface 2a at an incident angle θ becomes the first incident light L21 with a light guide angle φ larger than θ, and the first incident light L21 becomes the second incident light L22 with a light guide angle ε larger than φ on the first inclined surface 31 and enters the reflecting portion 41 as the optical member 1. As a result, the optical member 1 can secure the round trip width W required for the incident light to make one round trip between the exit surface 2b and the reflecting surface 2c while reducing the thickness Ts of the portion where the exit surface 2b and the reflecting surface 2c face each other, so that it is possible to secure the display viewing area and to make the optical member 1 thinner. In addition, since the optical member 1 does not have a semi-transparent mirror or a mirror made of a material different from the light guide 2 and guides the incident light by total reflection, the loss of light rays due to light absorption in the light guide 2 is suppressed, and the visibility of the outside scene on the exit surface 2b is improved compared to the conventional art.

(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。
Second Embodiment
An optical member 1 according to a second embodiment will be described with reference to the drawings.

本実施形態の光学部材1は、例えば図7に示すように、射出面2bの構成が変更されている点で上記第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。 The optical member 1 of this embodiment differs from the first embodiment in that the configuration of the exit surface 2b has been changed, as shown in FIG. 7, for example. This difference will be mainly described in this embodiment.

射出面2bは、本実施形態では、例えば、入射面2a側から終端面2dに向かって、第1領域2ba、第2領域2bb、および第3領域2bcにより構成されている。第1領域2baおよび第2領域2bbは、複数の第1プリズム部3が繰り返し配列されたプリズムアレイであるが、第1傾斜面31の幅と第2傾斜面32から第3傾斜面33までの幅との比率が異なっている。第3領域2bcは、第2傾斜面32および第3傾斜面33を有し、第1傾斜面31を有しない複数のプリズム部が繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。 In this embodiment, the exit surface 2b is composed of, for example, a first region 2ba, a second region 2bb, and a third region 2bc from the entrance surface 2a toward the terminal surface 2d. The first region 2ba and the second region 2bb are prism arrays in which a plurality of first prism portions 3 are repeatedly arranged, but the ratio of the width of the first inclined surface 31 to the width from the second inclined surface 32 to the third inclined surface 33 is different. The third region 2bc has the second inclined surface 32 and the third inclined surface 33, and is a prism array in which a plurality of prism portions that do not have the first inclined surface 31 are repeatedly arranged.

以下、説明の便宜上、例えば図8に示すように、第1領域2baおよび第2領域2bbについて、第1傾斜面31の導光方向D1における幅をそれぞれPa1、Pa2とする。また、第1領域2baないし第3領域2bcについて、第2傾斜面32から第3傾斜面33までの導光方向D1における幅をそれぞれPb1、Pb2、Pb3とする。 For ease of explanation, as shown in FIG. 8, for the first region 2ba and the second region 2bb, the widths of the first inclined surface 31 in the light guide direction D1 are respectively defined as Pa1 and Pa2. Furthermore, for the first region 2ba to the third region 2bc, the widths in the light guide direction D1 from the second inclined surface 32 to the third inclined surface 33 are respectively defined as Pb1, Pb2, and Pb3.

なお、図8では、第1プリズム部3の両端を結んだ仮想直線、および第2傾斜面32の延長線をそれぞれ破線で示すと共に、該仮想直線と該延長線との交点Pを示している。図8の仮想直線は、導光方向D1に対して平行になっている。幅Pa1、Pa2は、第1傾斜面31の端部から交点Pまでの幅であり、幅Pb1、Pb2は交点Pから第3傾斜面33の端部までの幅である。つまり、幅Pa1、Pa2は、反射に寄与する第1幅、すなわち反射幅である。幅Pb1、Pb2、Pb3は、射出に寄与する第2幅、すなわち射出幅である。以下、第1プリズム部3における反射幅と射出幅の合計に対する第1傾斜面31の幅(反射幅)の比率を「反射幅の比率」という。 8, the imaginary line connecting both ends of the first prism section 3 and the extension line of the second inclined surface 32 are each shown by a dashed line, and the intersection P between the imaginary line and the extension line is also shown. The imaginary line in FIG. 8 is parallel to the light guide direction D1. The widths Pa1 and Pa2 are the widths from the end of the first inclined surface 31 to the intersection P, and the widths Pb1 and Pb2 are the widths from the intersection P to the end of the third inclined surface 33. In other words, the widths Pa1 and Pa2 are the first widths that contribute to reflection, i.e., the reflection widths. The widths Pb1, Pb2, and Pb3 are the second widths that contribute to emission, i.e., the emission widths. Hereinafter, the ratio of the width (reflection width) of the first inclined surface 31 to the sum of the reflection width and the emission width in the first prism section 3 is referred to as the "reflection width ratio".

第1領域2baおよび第2領域2bbは、Pa1/Pb1>Pa2/Pb2が成り立つ構成となっている。言い換えると、第1領域2baは、第2領域2bbに比べて、ミラーとして機能する第1傾斜面31の比率が高いプリズムアレイとなっている。つまり、本実施形態の光学部材1は、第3領域2bc、第2領域2bb、第1領域2baの順に、プリズムアレイにおける第1傾斜面31の比率が高くなる構成となっている。これにより、各領域2ba~2bcにおける射出光Lの光量が略均一化され、表示視域における明るさが略一定となる。 The first region 2ba and the second region 2bb are configured such that Pa1/Pb1>Pa2/Pb2 holds. In other words, the first region 2ba is a prism array having a higher ratio of the first inclined surfaces 31 functioning as mirrors than the second region 2bb. That is, the optical member 1 of this embodiment is configured such that the ratio of the first inclined surfaces 31 in the prism array increases in the order of the third region 2bc, the second region 2bb, and the first region 2ba. This makes the amount of light L3 emitted in each of the regions 2ba to 2bc approximately uniform, and the brightness in the display viewing zone is approximately constant.

第1実施形態のように、射出面2bの全領域において、第1傾斜面31の幅と第2傾斜面32から第3傾斜面33までの幅との比率が同じである場合、第1プリズム部3における反射幅の比率、すなわち反射率Rが一定となる。つまり、導光により反射回数が増えるほど一定の割合で入射光Lの光量が低下することとなる。例えば、反射率R=0.6であって、第1入射光L21の光量を100%としたとき、射出面2bでの1回目の反射光の光量は100×0.6=60%、残る射出光Lの光量は100-60=40%となる。続いて、射出面2bでの2回目の反射光の光量は60×0.6=36%、残る射出光Lの光量は60-36=24%となる。そして、射出面2bでの3回目の反射光の光量は36×0.6=21.6%、残る射出光Lの光量は36-21.6=14.4%となる。このように射出面2bにおける反射幅の比率が一定である場合には、1回目の射出光Lが40%、2回目の射出光Lが24%、3回目の射出光Lが14.4%といった具合に、反射回数が増えるほど射出光Lの光量が低下する。このため、表示視域のうち入射面2aから遠い位置ほど、ユーザには暗く見えてしまう。 As in the first embodiment, when the ratio between the width of the first inclined surface 31 and the width from the second inclined surface 32 to the third inclined surface 33 is the same in the entire region of the exit surface 2b, the ratio of the reflection width in the first prism portion 3, that is, the reflectance R, is constant. In other words, the amount of the incident light L2 decreases at a constant rate as the number of reflections increases due to light guiding. For example, when the reflectance R=0.6 and the amount of the first incident light L21 is 100%, the amount of the first reflected light on the exit surface 2b is 100×0.6=60%, and the amount of the remaining exit light L3 is 100−60=40%. Next, the amount of the second reflected light on the exit surface 2b is 60×0.6=36%, and the amount of the remaining exit light L3 is 60−36=24%. The amount of light reflected for the third time on the exit surface 2b is 36×0.6=21.6%, and the amount of light of the remaining exit light L3 is 36−21.6=14.4%. In this manner, when the ratio of the reflection width on the exit surface 2b is constant, the amount of light of the exit light L3 decreases as the number of reflections increases, such as 40% for the first exit light L3 , 24% for the second exit light L3 , and 14.4% for the third exit light L3 . For this reason, the farther the position of the display viewing area from the entrance surface 2a, the darker it appears to the user.

これに対して、本実施形態では、射出面2bは、反射幅の比率が異なる複数の領域で構成され、領域ごとに反射率Rが異なっている。例えば、第1領域2baの反射率Rを2/3、第2領域2bbの反射率Rを1/2、第3領域2bcの反射率Rを0となるように射出面2bを構成したとする。 In contrast, in this embodiment, the exit surface 2b is composed of multiple regions with different reflection width ratios, and the reflectance R differs for each region. For example, the exit surface 2b is configured so that the reflectance R of the first region 2ba is 2/3, the reflectance R of the second region 2bb is 1/2, and the reflectance R of the third region 2bc is 0.

以下、例えば図9に示すように、射出光Lのうち第1領域2baから射出されるものを「第1射出光L31」と、第2領域2bbから射出されるものを「第2射出光L32」と、第3領域2bcから射出されるものを「第3射出光L33」と、それぞれ称する。 Hereinafter, as shown in FIG. 9, the emitted light L3 emitted from the first region 2ba will be referred to as the "first emitted light L31 ", the emitted light from the second region 2bb will be referred to as the "second emitted light L32 ", and the light emitted from the third region 2bc will be referred to as the "third emitted light L33 ".

この場合、第1入射光L21の光量を100%としたとき、第1領域2baにおける反射光の光量は100×2/3≒67%、第1射出光L31の光量は100-67≒33%となる。また、第2領域2bbにおける反射光の光量は67×1/2≒34%、第2射出光L32の光量は67-34≒33%となり、第3領域2bcでは第3入射光L23がすべて射出されることとなるため、第3射出光L33の光量は約33%となる。このように、反射幅の比率、すなわち反射率Rが異なる複数の領域で射出面2bを構成することにより、射出光L31~L33の光量が同程度となるように平均化することができ、表示視域における明るさムラが低減される。 In this case, when the amount of light of the first incident light L21 is 100%, the amount of light of the reflected light in the first region 2ba is 100×2/3≒67%, and the amount of light of the first emitted light L31 is 100-67≒33%. In addition, the amount of light of the reflected light in the second region 2bb is 67×1/2≒34%, the amount of light of the second emitted light L32 is 67-34≒33%, and since the third incident light L23 is all emitted in the third region 2bc, the amount of light of the third emitted light L33 is about 33%. In this way, by configuring the emission surface 2b with a plurality of regions with different reflection width ratios, i.e., reflectances R, the amounts of the emitted lights L31 to L33 can be averaged to be approximately the same, and uneven brightness in the display viewing area is reduced.

なお、上記では、射出面2bが3つの領域2ba~2bcで構成された場合を代表例として説明したが、これに限定されるものではなく、射出面2bは、複数の領域で構成されていればよく、2つの領域でもよいし、4つ以上の領域であってもよい。 In the above, a case where the emission surface 2b is composed of three regions 2ba to 2bc has been described as a representative example, but this is not limited thereto, and the emission surface 2b may be composed of multiple regions, and may include two regions or four or more regions.

例えば、反射面2cにおける入射光Lの最大の反射回数がm回(m:1以上の自然数)である場合、射出面2bは、m+1個の領域で構成される。この場合、入射面2aから順に第1領域、第2領域、・・・第(m+1)領域として、反射幅の比率は、第1領域から第(m+1)領域に向かうほど小さくなり、第(m+1)領域ではゼロとなる。例えば、射出面2bを4つの領域で構成する場合、各領域における反射率Rは、第1領域では3/4、第2領域では2/3、第3領域では1/2、第4領域では0とすればよい。すると、4つに分割された射出面2bの場合における各領域の射出光Lの光量は、第一領域では100×(1-3/4)=25%、第2領域では75×(1-2/3)=25%、第3領域では50×(1-1/2)=25%、第4領域では残りの25%となる。このように、射出面2bは、m+1個の領域で構成される場合、x番目の領域のPax/(Pax+Pbx)をPax/(Pax+Pbx)=(m+1-x)/(m+2-x)で表される関係とされることで、各領域における射出光Lの光量が均一になる。なお、xは1以上m以下の整数であり、m+1領域での反射率は0である。 For example, when the maximum number of reflections of the incident light L2 on the reflecting surface 2c is m times (m: a natural number equal to or greater than 1), the exit surface 2b is composed of m+1 regions. In this case, the regions are arranged in order from the entrance surface 2a to the first region, the second region, ..., the (m+1)th region, and the ratio of the reflection width becomes smaller from the first region toward the (m+1)th region, and becomes zero in the (m+1)th region. For example, when the exit surface 2b is composed of four regions, the reflectance R in each region may be 3/4 in the first region, 2/3 in the second region, 1/2 in the third region, and 0 in the fourth region. Then, in the case of the emergent surface 2b divided into four, the amount of emergent light L3 in each region is 100×(1-3/4)=25% in the first region, 75×(1-2/3)=25% in the second region, 50×(1-1/2)=25% in the third region, and the remaining 25% in the fourth region. In this way, when the emergent surface 2b is composed of m+1 regions, the relationship of P ax /(P ax +P bx ) of the xth region is expressed as P ax /(P ax +P bx )=(m+1-x)/(m+2-x) so that the amount of emergent light L3 in each region becomes uniform. Note that x is an integer between 1 and m, and the reflectance in the m+1 region is 0.

なお、第1領域~第(m+1)領域において、反射幅をPa1~Pa(m+1)とし、射出幅をPb1~Pb(m+1)として、光学部材1は、以下の(9)式を満たす。 In the first to (m+1)th regions, the reflection widths are Pa1 to Pa(m+1) and the emission widths are Pb1 to Pb(m+1), and the optical member 1 satisfies the following formula (9).

Pa1/Pb1>Pa2/Pb2>…>Pam/Pbm>Pa(m+1)/Pb(m+1)・・・(9)
また、複数の第1プリズム部3は、第1傾斜面31を有しない最も終端面2d側の領域のものを除き、同一角度の傾斜面で構成されており、各領域において同一の幅・高さであってもよいし、異なる幅・高さであってもよい。また、第1領域~第m領域において、反射幅Pa1~Pamおよび射出幅Pb1~Pbmは、例えば、各領域におけるプリズム部3の数をk1~kmとして、以下の数式10ないし13で表される一定値を中心とする所定の範囲内の値とされることが好ましい。
Pa1/Pb1>Pa2/Pb2> ... >Pam/Pbm> Pa(m+1)/Pb(m+1) ... (9)
Moreover, the first prism portions 3 are configured with inclined surfaces of the same angle, except for the region closest to the terminal end face 2d that does not have the first inclined surface 31, and may have the same width and height in each region, or may have different widths and heights. Moreover, in the first region to the mth region, the reflection widths Pa1 to Pam and the emission widths Pb1 to Pbm are preferably set to values within a predetermined range centered on a constant value expressed by the following formulas 10 to 13, where k1 to km are the number of prism portions 3 in each region.

Figure 2024089261000002
Figure 2024089261000002

Figure 2024089261000003
Figure 2024089261000003

Figure 2024089261000004
Figure 2024089261000004

Figure 2024089261000005
これにより、射出面2bにおける反射幅と射出幅との比率が一定とされた周期構造に起因するモアレ発生を抑制することができる。さらには、領域毎に構造の周期が異なるため、各領域内の反射幅と射出幅との比率が一定値である場合でもモアレの発生を抑制することができる。
Figure 2024089261000005
This makes it possible to suppress the occurrence of moire caused by a periodic structure in which the ratio of the reflection width to the emission width on the emission surface 2b is constant. Furthermore, since the period of the structure differs for each region, the occurrence of moire can be suppressed even if the ratio of the reflection width to the emission width in each region is a constant value.

本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の効果に加えて、射出面2bにおける射出光の光量が平均化され、明るさを確保できる効果が得られる光学部材1となる。また、射出面2bの各領域において反射幅および射出幅が一定値を中心とする所定の範囲内の値である場合、モアレの発生を抑制する効果も得られる。 In addition to the same effects as the first embodiment, the optical element 1 of this embodiment has the effect of averaging the amount of light emitted from the emission surface 2b, ensuring brightness. In addition, when the reflection width and emission width in each region of the emission surface 2b are within a predetermined range centered on a fixed value, the effect of suppressing the occurrence of moire is also obtained.

(第2実施形態の第1変形例)
光学部材1は、例えば図10に示すように、反射部41の導光方向D1における幅をLcとして、第2プリズム部4におけるLcが場所によって一部または全部が異なる構成とされてもよい。つまり、光学部材1は、反射面2cにおけるLcの値がランダムとされた、いわばランダム面とされてもよい。これにより、反射面2cにおける第2入射光L22の反射のパターンが一定の周期的なものではなくなり、第2領域2bbや第3領域2bcへの第3入射光L23の入射パターンがランダムなものとなり、モアレの発生を抑制することができる。
(First Modification of the Second Embodiment)
10, the optical member 1 may be configured such that the width of the reflecting portion 41 in the light guide direction D1 is Lc, and Lc in the second prism portion 4 varies partially or entirely depending on the location. In other words, the optical member 1 may be configured as a so-called random surface in which the value of Lc in the reflecting surface 2c is random. This makes the reflection pattern of the second incident light L22 on the reflecting surface 2c no longer constant and makes the incidence pattern of the third incident light L23 into the second region 2bb and the third region 2bc random, thereby suppressing the occurrence of moire.

本変形例によっても、上記第2実施形態と同様の効果が得られると共に、モアレの発生を抑制する効果も得られる光学部材1となる。なお、本変形例では、射出面2bにおける各領域において反射幅および射出幅が一定値であっても、反射面2cがランダム面であることでモアレの発生を抑制することが可能である。 This modified example also provides the same effect as the second embodiment, and also provides the effect of suppressing the occurrence of moire in the optical element 1. Note that in this modified example, even if the reflection width and the emission width are constant in each region of the emission surface 2b, the occurrence of moire can be suppressed because the reflection surface 2c is a random surface.

(第2実施形態の第2変形例)
光学部材1は、例えば図11に示すように、反射面2cが1つの平坦面2caとされた構成であってもよい。この場合、射出面2bにおける第1プリズム部3は、それぞれ、第1傾斜面31が平坦面2caに対して平行な構成とされる。これにより、光学部材1は、図12に示すように、第1領域2baおよび第2領域2bbからの反射光、すなわち第2入射光L22が平坦面2caで反射され、射出面2bに向かう構成となる。また、これにより、光学部材1は、第3入射光L23同士の隙間が抑制される。
(Second Modification of the Second Embodiment)
The optical member 1 may have a configuration in which the reflecting surface 2c is one flat surface 2ca, as shown in Fig. 11, for example. In this case, the first prism portion 3 on the exit surface 2b has a configuration in which the first inclined surface 31 is parallel to the flat surface 2ca. As a result, the optical member 1 has a configuration in which the reflected light from the first region 2ba and the second region 2bb, i.e., the second incident light L22 , is reflected by the flat surface 2ca and directed toward the exit surface 2b, as shown in Fig. 12. In addition, the optical member 1 has a configuration in which the gap between the third incident light L23 is suppressed.

具体的には、例えば図13に示すように、反射面2cが複数の第2プリズム部4を有する構成である場合、隣接する反射部41の間に第2入射光L22の反射に寄与しないエッジ部分が存在する。このため、異なる反射部41で反射されて生じる第3入射光L23の間には光線の隙間が生じてしまう。 13, for example, when the reflecting surface 2c has a configuration including a plurality of second prism portions 4, there are edge portions between adjacent reflecting portions 41 that do not contribute to the reflection of the second incident light L22 . For this reason, a gap is generated between the third incident light L23 that is generated by being reflected by different reflecting portions 41.

一方、本変形例では、反射面2cが一様な平坦面2caであるため、上記の光線の隙間、すなわち反射面2cのプリズムアレイに起因する周期的な反射パターンが生じないため、モアレの発生を抑制できる。また、本変形例では、反射面2cには第2入射光L22の反射に寄与しないエッジ部分がないため、該エッジ部分における光の散乱がなく、この散乱光が第3入射光L23に重畳しない。このため、射出光Lに意図しない散乱光が重畳せず、表示視域における外景の視認性がより向上する効果が得られる。 On the other hand, in this modification, the reflective surface 2c is a uniform flat surface 2ca, so that the gaps between the above-mentioned light rays, i.e., the periodic reflection pattern caused by the prism array of the reflective surface 2c, do not occur, and therefore the occurrence of moire can be suppressed. Also, in this modification, the reflective surface 2c does not have an edge portion that does not contribute to the reflection of the second incident light L22 , so that the light is not scattered at the edge portion, and the scattered light is not superimposed on the third incident light L23 . Therefore, the unintended scattered light is not superimposed on the exit light L3 , and the effect of further improving the visibility of the outside scene in the display viewing zone is obtained.

本変形例によっても、上記第2実施形態と同様の効果が得られると共に、モアレの発生抑制および表示視域における外景の視認性向上の効果が得られる光学部材1となる。 This modified example also provides the same effects as the second embodiment, and the optical element 1 has the effects of suppressing the occurrence of moire and improving the visibility of the outside scene in the display viewing area.

(第2実施形態の第3変形例)
光学部材1は、例えば図14に示すように、射出面2bの近傍に、空洞層5を有する構成であってもよい。
(Third Modification of the Second Embodiment)
The optical member 1 may have a cavity layer 5 in the vicinity of the exit surface 2b, as shown in FIG.

空洞層5は、例えば、空気が内包される板状の空間である。空洞層5は、射出面2bのうち第1領域2baや第2領域2bbのように、第1傾斜面31を有する複数の第1プリズム部3により構成される領域に配置される。言い換えると、空洞層5は、射出面2bのうち入射光を反射させない領域以外の領域に配置される。反射面2cのうち反射部41を第1反射面として、例えば図15に示すように、空洞層5のうち第1傾斜面31とは反対側に位置する面は、入射光を反射する第2反射面5aとなっている。なお、空洞層5は、第3傾斜面33への光の入射を妨げないように、隣接する第1傾斜面31の幅に合わせて、導光方向D1における幅については各領域において適宜変更される。 The cavity layer 5 is, for example, a plate-shaped space containing air. The cavity layer 5 is arranged in a region of the emission surface 2b that is composed of a plurality of first prism parts 3 having a first inclined surface 31, such as the first region 2ba and the second region 2bb. In other words, the cavity layer 5 is arranged in a region of the emission surface 2b other than the region that does not reflect incident light. The reflecting part 41 of the reflecting surface 2c is the first reflecting surface, and the surface of the cavity layer 5 that is located on the opposite side to the first inclined surface 31 is the second reflecting surface 5a that reflects incident light, as shown in FIG. 15, for example. Note that the width of the cavity layer 5 in the light guide direction D1 is appropriately changed in each region to match the width of the adjacent first inclined surface 31 so as not to prevent light from entering the third inclined surface 33.

第2反射面5aは、反射部41(第1反射面)と同一の傾斜、すなわち反射部41に対して平行になっている。第2反射面5aは、例えば、空洞層5に導光体2よりも低屈折率の空気が存在することで、第1入射光L21や第3入射光L23が全反射される面となっている。 The second reflecting surface 5a has the same inclination as the reflecting portion 41 (first reflecting surface), i.e., is parallel to the reflecting portion 41. For example, the second reflecting surface 5a is a surface on which the first incident light L21 and the third incident light L23 are totally reflected by the air having a lower refractive index than the light guide 2 being present in the hollow layer 5.

本変形例では、第1傾斜面31は、その外表面に光吸収膜6が形成されている。光吸収膜6は、例えば、黒色塗料などの可視光を吸収する任意の材料により構成され、スプレー塗布などの任意の手法により形成される。これにより、射出面2b側から導光体2に不要な外光が侵入すること、およびこれによるノイズやゴースト像の発生を抑制することができる。 In this modified example, the first inclined surface 31 has a light absorbing film 6 formed on its outer surface. The light absorbing film 6 is made of any material that absorbs visible light, such as black paint, and is formed by any method, such as spray coating. This makes it possible to suppress the intrusion of unnecessary external light into the light guide 2 from the exit surface 2b side and the resulting generation of noise and ghost images.

本変形例では、例えば、導光体2は、図16に示すように、反射面2cおよび反射面2cに対して平行な複数の第3プリズム部7を有する基部21と、複数の第1プリズム部3を有するプリズムシート22とを有してなる。導光体2は、例えば、基部21とプリズムシート22とが図示しない光学接着剤により貼り合わせられることで形成される。 In this modified example, for example, as shown in FIG. 16, the light guide 2 has a base 21 having a reflective surface 2c and a plurality of third prism portions 7 parallel to the reflective surface 2c, and a prism sheet 22 having a plurality of first prism portions 3. The light guide 2 is formed, for example, by bonding the base 21 and the prism sheet 22 together with an optical adhesive (not shown).

基部21は、例えば、反射面2cとは反対側の面が、複数の第3プリズム部7が繰り返し配列されてなるプリズムアレイとなっている。第3プリズム部7は、例えば、反射部41に対して平行な第4傾斜面71と、これに隣接する隣接面72とを有してなる。第4傾斜面71は、プリズムシート22が貼り付けられることで空洞層5の一部の内壁を構成する部位である。つまり、第4傾斜面71は、一部が第2反射面5aとなる部位である。隣接面72は、入射光の全反射が生じないように厚み方向D2に対する傾斜角度が適宜調整されている。 The base 21 has, for example, a prism array on the surface opposite the reflecting surface 2c, in which multiple third prism portions 7 are repeatedly arranged. The third prism portion 7 has, for example, a fourth inclined surface 71 parallel to the reflecting portion 41 and an adjacent surface 72 adjacent thereto. The fourth inclined surface 71 is a portion that constitutes part of the inner wall of the cavity layer 5 by attaching the prism sheet 22. In other words, the fourth inclined surface 71 is a portion that becomes the second reflecting surface 5a. The inclination angle of the adjacent surface 72 with respect to the thickness direction D2 is appropriately adjusted so that total reflection of the incident light does not occur.

プリズムシート22は、例えば、射出面2bとは反対側の面が、隣接面72と平行な面を有する複数の凸部221と、凸部221に隣接し、第4傾斜面71と平行な底面を有する複数の凹部222とを有した構成となっている。凸部221は、例えば、基部21とプリズムシート22とが貼り合わせられたとき、隣接面72と当接する。一方、凹部222は、このとき、底面が第4傾斜面71とは離れた位置となることで、例えば、板状の空間の空洞層5を構成する。 The prism sheet 22 is configured such that, for example, the surface opposite the emission surface 2b has a plurality of convex portions 221 having a surface parallel to the adjacent surface 72, and a plurality of concave portions 222 adjacent to the convex portions 221 and having a bottom surface parallel to the fourth inclined surface 71. For example, when the base 21 and the prism sheet 22 are bonded together, the convex portions 221 come into contact with the adjacent surface 72. On the other hand, the bottom surface of the concave portions 222 is located away from the fourth inclined surface 71 at this time, thereby forming, for example, a cavity layer 5 of a plate-shaped space.

本変形例によっても、上記第2実施形態と同様の効果が得られると共に、第1傾斜面31に光吸収膜6が配置されることで、射出面2b側からの不要な外光の侵入を抑制し、ノイズやゴースト像の発生を抑制する効果が得られる光学部材1となる。 This modified example also provides the same effect as the second embodiment, and by disposing the light absorbing film 6 on the first inclined surface 31, the optical element 1 is able to suppress the intrusion of unnecessary external light from the exit surface 2b side and to suppress the occurrence of noise and ghost images.

なお、光学部材1は、例えば図17に示すように、空洞層5に代わって、可視光反射率が所定以上(限定するものではないが、例えば99%以上)の任意の材料で構成された反射膜8が配置された構成であってもよい。この場合、光学部材1は、反射膜8が第2反射面として機能する。また、プリズムシート22は、凹部222に代わって、スパッタリングなどの任意の手法で形成された反射膜8を有した構成とされる。この場合も、光学部材1は、上記と同様の手法で形成することができ、上記変形例と同様の効果が得られる。 In addition, the optical member 1 may be configured, for example, as shown in FIG. 17, in which a reflective film 8 made of any material with a visible light reflectance of a predetermined value or more (for example, but not limited to, 99% or more) is arranged in place of the hollow layer 5. In this case, the reflective film 8 of the optical member 1 functions as the second reflective surface. Also, the prism sheet 22 is configured to have a reflective film 8 formed by any method such as sputtering in place of the recess 222. In this case, the optical member 1 can be formed by the same method as above, and the same effect as the above modified example can be obtained.

(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。
Other Embodiments
Although the present disclosure has been described based on the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one, or less than one, are also within the scope and concept of the present disclosure.

(1)例えば、光学部材1は、第1実施形態と第2実施形態の第1変形例ないし第3変形例のいずれか1つとを組み合わせた構成であってもよいし、第2実施形態の第1変形例または第2変形例と第3変形例とを組み合わせた構成であってもよい。このように、光学部材1は、各実施形態およびその変形例同士を可能な範囲内で自由に組み合わせた構成とされうる。 (1) For example, the optical member 1 may be configured by combining the first embodiment with any one of the first to third modified examples of the second embodiment, or may be configured by combining the first or second modified example of the second embodiment with the third modified example. In this way, the optical member 1 may be configured by freely combining the respective embodiments and their modified examples within the possible range.

(2)また、光学部材1は、例えば図18に示すように、背面2eが端部2a1、2c1を直線状に繋いだ1つの面でなく、端部2a1、2c1の間に2以上の面を有する構成であってもよい。この場合、端部2a1、2c1を直線状に結んだときの仮想直線VLと厚み方向D2とのなす角度がξ(<φ)であればよい。また、背面2eは、湾曲した湾曲面であってもよい。このように、背面2eの形状については、上記各実施形態およびその変形例において任意である。 (2) Furthermore, as shown in FIG. 18, for example, the rear surface 2e of the optical member 1 may have two or more surfaces between the ends 2a1 and 2c1, rather than being a single surface connecting the ends 2a1 and 2c1 in a straight line. In this case, it is sufficient that the angle between the imaginary line VL connecting the ends 2a1 and 2c1 in a straight line and the thickness direction D2 is ξ (<φ). Furthermore, the rear surface 2e may be a curved surface. Thus, the shape of the rear surface 2e is arbitrary in each of the above-mentioned embodiments and their modified examples.

(3)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。 (3) It goes without saying that in each of the above embodiments, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential, except when expressly stated as essential or when it is clearly considered essential in principle. Furthermore, in each of the above embodiments, when the numbers, values, amounts, ranges, etc. of the components of the embodiment are mentioned, they are not limited to the specific numbers, except when expressly stated as essential or when it is clearly limited to a specific number in principle. Furthermore, in each of the above embodiments, when the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc. are mentioned, they are not limited to the shapes, positional relationships, etc., except when expressly stated as essential or when it is clearly limited to a specific shape, positional relationship, etc. in principle.

2…導光体、2a…入射面、2a1…入射面のうち射出面とは反対側の端部
2b…射出面、2c…反射面、2c1…反射面のうち入射面側の端部
3…第1プリズム部、31…第1傾斜面、32…第2傾斜面、33…第3傾斜面
4…第2プリズム部、41…反射部、42…隣接面
D2…厚み方向、Pa1~Pa(m+1)…第1傾斜面の幅
Pb1~Pb(m+1)…第2傾斜面から第3傾斜面までの幅
Td…入射面の最大厚み(入射面高さ)、Ts…射出面と反射面との間隔
VL…入射面の端部と反射面の端部とを繋ぐ仮想直線
2...light guide, 2a...incident surface, 2a1...end of incident surface opposite to the exit surface 2b...exit surface, 2c...reflecting surface, 2c1...end of reflecting surface on the incident surface side 3...first prism portion, 31...first inclined surface, 32...second inclined surface, 33...third inclined surface 4...second prism portion, 41...reflecting portion, 42...adjacent surface D2...thickness direction, Pa1 to Pa(m+1)...width of first inclined surface Pb1 to Pb(m+1)...width from second inclined surface to third inclined surface Td...maximum thickness of incident surface (incident surface height), Ts...distance between exit surface and reflecting surface VL...imaginary straight line connecting end of incident surface and end of reflecting surface

Claims (11)

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。
An optical member that internally reflects and guides external light,
a light guide (2) having an incident surface (2a) on which the external scene light is incident, an exit surface (2b) on which the incident light incident from the incident surface first arrives and which reflects the incident light and exits it to the outside, and a reflection surface (2c) disposed opposite the exit surface and which reflects light of the incident light reflected by the exit surface toward the exit surface;
The exit surface has a plurality of prism portions (3) each composed of a plurality of inclined surfaces (31, 32, 33) having different inclinations,
The optical member has a common inclined surface (41) that is a surface having the same inclination as one of the plurality of inclined surfaces.
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。 The optical element according to claim 1, wherein one of the inclined surfaces that emits a portion of the incident light to the outside is defined as an emission section (33), and the emission section is parallel to the incident surface. 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。
The plurality of prism portions constituting the exit surface are designated as first prism portions,
2. The optical element according to claim 1, wherein the reflective surface has a plurality of second prism portions (4) each having a reflective portion (41) that is a surface that reflects light of the incident light reflected at the exit surface to the exit surface, and an adjacent surface (42) adjacent to the reflective portion.
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。 The optical element according to claim 3, wherein the reflecting portion is parallel to one of the inclined surfaces (31) that reflects the incident light. 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。
The refractive index of the light guide is n, one of the inclined surfaces (31) reflects the incident light, and an angle between the normal direction to the reflecting surface and the direction in which the incident light travels is δ,
The optical member according to claim 1 , wherein the one inclined surface and the reflecting surface are inclined so as to satisfy sin δ>1/n.
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。
The direction connecting the exit surface and the reflecting surface is defined as a thickness direction (D2), the angle between the incident direction of the external light on the entrance surface and the thickness direction is defined as θ, the angle between the direction in which the light of the incident light proceeds toward the exit surface and the thickness direction is defined as φ, and the angle between the direction in which the light of the incident light proceeds toward the reflecting surface and the thickness direction is defined as ε,
2. The optical member according to claim 1, wherein one of the plurality of inclined surfaces that reflects the incident light and the incident surface are inclined so as to satisfy ε>φ>θ.
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。
A direction connecting the exit surface and the reflecting surface is defined as a thickness direction (D2), and an angle between the entrance surface and the thickness direction is defined as ψ.
The optical member according to claim 1 , wherein the incidence surface is inclined so as to satisfy ψ<φ.
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。 The optical element according to claim 1, wherein the exit surface has three or more of the inclined surfaces. 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。
In the light guide, the direction in which the incident light travels after being reflected by the emission surface and the reflection surface is defined as a light guide direction (D1), one of the multiple inclined surfaces that reflects a portion of the incident light is defined as a first inclined surface (31), a surface adjacent to the first inclined surface is defined as a second inclined surface (32), and a surface that is disposed on the opposite side of the second inclined surface from the first inclined surface and that emits a portion of the incident light to the outside is defined as a third inclined surface (33),
the emission surface has a plurality of regions (2ba to 2bc) having different ratios between a first width (Pa1 to Pa(m+1)) of the first inclined surface in the light guiding direction and a second width (Pb1 to Pb(m+1)) from the second inclined surface to the third inclined surface in the light guiding direction,
The optical member according to claim 8 , wherein the ratio of the first width to the second width of the plurality of regions decreases as the region is positioned farther from the incident surface.
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。
A direction connecting the emission surface and the reflection surface is defined as a thickness direction (D2), and a distance from the emission surface to an end (2a1) of the incidence surface opposite to the emission surface is defined as an incidence surface height (Td),
the height of the incident surface is greater than a distance (Ts) between the exit surface and the reflecting surface in the thickness direction,
The angle between the thickness direction and a virtual line (VL) that linearly connects the end and the end (2c1) of the reflecting surface on the side of the incident surface is defined as ξ, and the angle between the thickness direction and the direction in which the light toward the exit surface of the incident light travels is defined as φ.
The optical member according to claim 1 , wherein the light guide satisfies ξ<φ.
前記反射面を第1反射面として、前記導光体は、内部に前記入射光を前記第1反射面に反射する第2反射面(5a、8)を有し、
前記第2反射面は、前記第1反射面のうち前記同一傾斜面に対して平行である、請求項1に記載の光学部材。
The reflecting surface is a first reflecting surface, and the light guide has a second reflecting surface (5a, 8) therein that reflects the incident light to the first reflecting surface,
The optical member according to claim 1 , wherein the second reflecting surface is parallel to the same inclined surface of the first reflecting surface.
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