JP7390546B2 - Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects - Google Patents

Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects Download PDF

Info

Publication number
JP7390546B2
JP7390546B2 JP2019146730A JP2019146730A JP7390546B2 JP 7390546 B2 JP7390546 B2 JP 7390546B2 JP 2019146730 A JP2019146730 A JP 2019146730A JP 2019146730 A JP2019146730 A JP 2019146730A JP 7390546 B2 JP7390546 B2 JP 7390546B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
incident
guide member
light guide
prism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019146730A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021027004A (en
Inventor
和平 上水
和政 高田
勝 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2019146730A priority Critical patent/JP7390546B2/en
Priority to CN202080029887.0A priority patent/CN113711108B/en
Priority to PCT/JP2020/017389 priority patent/WO2020218375A1/en
Priority to EP20795710.1A priority patent/EP3961292A4/en
Publication of JP2021027004A publication Critical patent/JP2021027004A/en
Priority to US17/509,484 priority patent/US11835719B2/en
Priority to US18/375,665 priority patent/US20240027759A1/en
Priority to JP2023184216A priority patent/JP2024003029A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7390546B2 publication Critical patent/JP7390546B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本開示は、一般に光学システム、照明システム、表示システム及び移動体に関する。より詳細には、本開示は、入射面から入射した光を制御して出射面から出射させる光学システム、照明システム、表示システム及び移動体に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure generally relates to optical systems, illumination systems, display systems, and moving objects. More specifically, the present disclosure relates to an optical system, an illumination system, a display system, and a moving object that control light that has entered from an incident surface and causes it to exit from an exit surface.

特許文献1は、対象空間に虚像を投影する画像表示装置(表示システム)を開示する。この画像表示装置は、自動車用HUD(Head-Up Display)装置である。ダッシュボード内の自動車用HUD装置(光学システム)から発せられる画像光である投射光がフロントガラスで反射され、視認者である運転者に向かう。これにより、ユーザ(運転者)は、ナビゲーション画像等の画像を虚像として視認することができ、路面等の背景に虚像が重畳されているように視認する。 Patent Document 1 discloses an image display device (display system) that projects a virtual image onto a target space. This image display device is an automotive HUD (Head-Up Display) device. Projected light, which is image light, emitted from an automobile HUD device (optical system) in the dashboard is reflected by the windshield and directed toward the driver, who is the viewer. Thereby, the user (driver) can visually recognize an image such as a navigation image as a virtual image, and visually recognize the virtual image as if it were superimposed on a background such as a road surface.

特開2017-142491号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-142491

本開示は、光の取り出し効率の向上を図ることのできる光学システム、照明システム、表示システム及び移動体を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an optical system, a lighting system, a display system, and a moving object that can improve light extraction efficiency.

本開示の一態様に係る光学システムは、導光部材と、プリズムと、光制御体と、を備える。前記導光部材は、光源からの光が入射する入射面、並びに互いに対向する第1面及び第2面を有する。前記導光部材は、前記第2面が光の出射面である。前記プリズムは、前記第1面に設けられて、前記導光部材の内部を通る光を前記第2面に向けて反射する。前記光制御体は、光源と前記入射面との間に位置し、前記光源から出力されて前記入射面に入射する光を制御する。前記導光部材は、前記入射面から入射した光を前記プリズムにて直接反射して前記第2面から出射させるダイレクト光路を含む。前記入射面から入射する光の光軸は、前記入射面から離れるほど前記第1面までの距離が小さくなるように、前記第1面に対して傾斜している。前記光制御体は、前記導光部材と一体である。前記光制御体は、前記入射面から見て、前記第1面に対して傾斜する直線に沿って延び、かつ前記光源と前記入射面との間に光の経路を形成する経路生成部を有する。前記光制御体は、入射レンズを備える。前記光源の光軸は、前記入射面の光軸に対して前記第1面の側に傾斜する。前記入射レンズは、主入射面と、副入射面と、を有する。前記主入射面は、前記主入射面と前記光源と対向するように配置される。前記副入射面は、前記主入射面の周囲の少なくとも一部に位置し、前記主入射面の法線に向けられている。前記入射レンズは、前記第1面の側に前記副入射面を有し、前記第2面の側は開放されている。


An optical system according to one aspect of the present disclosure includes a light guide member, a prism, and a light control body. The light guide member has an entrance surface on which light from a light source enters, and a first surface and a second surface that face each other. The second surface of the light guide member is a light exit surface. The prism is provided on the first surface and reflects light passing through the light guide member toward the second surface. The light controller is located between a light source and the incident surface, and controls light output from the light source and incident on the incident surface. The light guide member includes a direct optical path that directly reflects the light incident from the incident surface on the prism and outputs it from the second surface. The optical axis of the light incident from the incident surface is inclined with respect to the first surface such that the distance to the first surface decreases as the distance from the incident surface increases. The light control body is integrated with the light guide member. The light control body includes a path generating section that extends along a straight line that is inclined with respect to the first surface when viewed from the incident surface, and forms a light path between the light source and the incident surface. . The light control body includes an entrance lens. The optical axis of the light source is inclined toward the first surface with respect to the optical axis of the incident surface. The entrance lens has a main entrance surface and a sub-incident surface. The main entrance surface is arranged to face the main entrance surface and the light source. The sub-incidence surface is located on at least a portion of the periphery of the main entrance surface, and is oriented toward a normal to the main entrance surface. The entrance lens has the sub-incidence surface on the first surface side, and is open on the second surface side.


本開示の一態様に係る照明システムは、前記光学システムと、前記入射面に入射する光を出力する光源と、を備える。 An illumination system according to one aspect of the present disclosure includes the optical system and a light source that outputs light that is incident on the incident surface.

本開示の一態様に係る表示システムは、前記照明システムと、前記照明システムから出射される光を受けて画像を表示する表示器と、を備える。 A display system according to one aspect of the present disclosure includes the illumination system, and a display that receives light emitted from the illumination system and displays an image.

本開示の一態様に係る移動体は、前記表示システムと、前記表示システムを搭載する移動体本体と、を備える。 A moving object according to an aspect of the present disclosure includes the display system and a moving object main body on which the display system is mounted.

本開示によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる、という利点がある。 According to the present disclosure, there is an advantage that light extraction efficiency can be improved.

図1Aは、実施形態1に係る光学システムの概要を示す断面図である。図1Bは、図1Aの領域A1を拡大した模式図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing an optical system according to the first embodiment. FIG. 1B is an enlarged schematic diagram of region A1 in FIG. 1A. 図2は、同上の光学システムの光制御体の概要を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an outline of the light control body of the optical system. 図3は、同上の光学システムの概要を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an outline of the optical system as described above. 図4は、同上の光学システムを用いた表示システムの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a display system using the same optical system. 図5は、同上の表示システムを備える移動体の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a mobile body equipped with the display system as described above. 図6Aは、同上の光学システムの平面図である。図6Bは、同上の光学システムの正面図である。図6Cは、同上の光学システムの下面図である。図6Dは、同上の光学システムの側面図である。FIG. 6A is a plan view of the above optical system. FIG. 6B is a front view of the optical system same as above. FIG. 6C is a bottom view of the above optical system. FIG. 6D is a side view of the same optical system. 図7Aは、図6Cの領域A1を拡大した模式図である。図7Bは、図7AのB1-B1線断面図である。FIG. 7A is an enlarged schematic diagram of region A1 in FIG. 6C. FIG. 7B is a sectional view taken along the line B1-B1 in FIG. 7A. 図8Aは、同上の光制御体の形状を示す斜視図である。図8Bは、図8AのB1-B1線断面図である。図8Cは、図8AのC1-C1線断面図である。FIG. 8A is a perspective view showing the shape of the light control body same as above. FIG. 8B is a sectional view taken along the line B1-B1 in FIG. 8A. FIG. 8C is a sectional view taken along the line C1-C1 in FIG. 8A. 図9Aは、同上の光制御体の光の強度分布を示す説明図である。図9Bは、比較例に係る光制御体の光の強度分布を示す説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram showing the light intensity distribution of the light control body same as above. FIG. 9B is an explanatory diagram showing the light intensity distribution of the light control body according to the comparative example. 図10Aは、同上の光制御体の光の強度分布を示す説明図である。図10Bは、比較例に係る光制御体の光の強度分布を示す説明図である。FIG. 10A is an explanatory diagram showing the light intensity distribution of the light controller same as above. FIG. 10B is an explanatory diagram showing the light intensity distribution of the light control body according to the comparative example. 図11Aは、同上の光制御体から導光部材に光を出射した場合における、導光部材を厚み方向の一方から見たときの光の強度分布を示す説明図である。図11Bは、比較例に係る光制御体から導光部材に光を出射した場合における、導光部材を厚み方向の一方から見たときの光の強度分布を示す説明図である。FIG. 11A is an explanatory diagram showing the intensity distribution of light when the light guide member is viewed from one side in the thickness direction when light is emitted from the light control body to the light guide member. FIG. 11B is an explanatory diagram showing the intensity distribution of light when the light guide member is viewed from one side in the thickness direction when light is emitted from the light control body according to the comparative example to the light guide member. 図12Aは、同上の光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。図12Bは、比較例に係る光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。図12Cは、他の比較例に係る光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。FIG. 12A is an explanatory diagram schematically showing light rays passing through the inside of the light control body same as above. FIG. 12B is an explanatory diagram schematically showing light rays passing through the inside of the light control body according to the comparative example. FIG. 12C is an explanatory diagram schematically showing light rays passing through the inside of a light control body according to another comparative example. 図13Aは、第1変形例に係る光学システムの概要を示す側面図である。図13Bは、図13Aの領域A1を拡大した模式図である。図13Cは、図13Aの領域A2を拡大した模式図である。FIG. 13A is a side view schematically showing an optical system according to a first modification. FIG. 13B is an enlarged schematic diagram of region A1 in FIG. 13A. FIG. 13C is an enlarged schematic diagram of area A2 in FIG. 13A. 図14Aは、第2変形例に係る光学システムの概要を示す側面図である。図14Bは、同上の光学システムの概要を示す断面図である。FIG. 14A is a side view schematically showing an optical system according to a second modification. FIG. 14B is a cross-sectional view showing an outline of the above optical system. 図15は、第3変形例に係る光制御体の概要を示す正面図である。FIG. 15 is a front view schematically showing a light control body according to a third modification. 図16Aは、第4変形例に係る光学システムを用いた照明システムの説明図である。図16Bは、図16Aの領域A1を拡大した模式図である。FIG. 16A is an explanatory diagram of an illumination system using an optical system according to a fourth modification. FIG. 16B is an enlarged schematic diagram of region A1 in FIG. 16A. 図17Aは、第5変形例に係る光学システムの一例を示す要部の平面図である。図17Bは、第5変形例に係る光学システムの他の例を示す要部の平面図である。FIG. 17A is a plan view of essential parts of an example of an optical system according to a fifth modification. FIG. 17B is a plan view of main parts showing another example of the optical system according to the fifth modification. 図18Aは、第6変形例に係るプリズムの一例を示す模式図である。図18Bは、第6変形例に係るプリズムの他の例を示す模式図である。FIG. 18A is a schematic diagram showing an example of a prism according to a sixth modification. FIG. 18B is a schematic diagram showing another example of the prism according to the sixth modification. 図19Aは、第6変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。図19Bは、第6変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。FIG. 19A is a schematic diagram showing still another example of the prism according to the sixth modification. FIG. 19B is a schematic diagram showing still another example of the prism according to the sixth modification. 図20Aは、第6変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。図20Bは、第6変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。FIG. 20A is a schematic diagram showing still another example of the prism according to the sixth modification. FIG. 20B is a schematic diagram showing still another example of the prism according to the sixth modification. 図21Aは、第7変形例に係るプリズムの一例を示す模式図である。図21Bは、第7変形例に係るプリズムの他の例を示す模式図である。図21Cは、第7変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。FIG. 21A is a schematic diagram showing an example of a prism according to a seventh modification. FIG. 21B is a schematic diagram showing another example of the prism according to the seventh modification. FIG. 21C is a schematic diagram showing still another example of the prism according to the seventh modification. 図22Aは、実施形態2に係る光学システムの概要を示す下面図である。図22Bは、同上の光学システムの第1領域を拡大した模式図である。図22Cは、同上の光学システムの混在領域を拡大した模式図である。図22Dは、同上の光学システムの第2領域を拡大した模式図である。FIG. 22A is a bottom view showing an overview of the optical system according to the second embodiment. FIG. 22B is an enlarged schematic diagram of the first region of the optical system. FIG. 22C is an enlarged schematic diagram of the mixed area of the optical system same as above. FIG. 22D is an enlarged schematic diagram of the second region of the optical system.

(実施形態1)
(1)概要
まず、本実施形態に係る光学システム100、及び光学システム100を用いた照明システム200の概要について、図1A~図3を参照して説明する。
(Embodiment 1)
(1) Overview First, an overview of an optical system 100 according to the present embodiment and an illumination system 200 using the optical system 100 will be described with reference to FIGS. 1A to 3.

本実施形態に係る光学システム100(図1A及び図1B参照)は、入射面10から入射した光を制御して出射面(第2面12)から出射させる機能を有する。光学システム100は、図1A及び図1Bに示すように、導光部材1と、光制御体2と、プリズム3と、を備える。 The optical system 100 (see FIGS. 1A and 1B) according to the present embodiment has a function of controlling light that has entered from the entrance surface 10 and outputting it from the exit surface (second surface 12). The optical system 100 includes a light guide member 1, a light control body 2, and a prism 3, as shown in FIGS. 1A and 1B.

光学システム100は、光源4と共に照明システム200を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る照明システム200は、光学システム100と、光源4と、を備える。光源4は、入射面10に入射する光を出力する。詳しくは後述するが、光学システム100が光制御体2を備える場合には、光源4からの光は、導光部材1に直接入射するのではなく、光制御体2を通して導光部材1に入射する。つまり、光源4は、光制御体2を通して(導光部材1の)入射面10に光を出射する。 Optical system 100 together with light source 4 constitutes illumination system 200 . In other words, the illumination system 200 according to this embodiment includes the optical system 100 and the light source 4. The light source 4 outputs light that is incident on the entrance surface 10 . As will be described in detail later, when the optical system 100 includes the light controller 2, the light from the light source 4 does not enter the light guide member 1 directly, but enters the light guide member 1 through the light controller 2. do. That is, the light source 4 emits light to the incident surface 10 (of the light guide member 1) through the light controller 2.

このように、本実施形態では、光学システム100は、導光部材1及びプリズム3に加えて、光制御体2を更に備えている。光制御体2は、光源4と導光部材1の入射面10との間に位置し、光源4から出力されて入射面10に入射する光を制御する。特に、本実施形態では、導光部材1と光制御体2とは、一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材1と光制御体2とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。言い換えれば、導光部材1の入射面10に対して光制御体2は継ぎ目なく連続しており、導光部材1と光制御体2とはシームレスに一体化されている。そのため、本実施形態では、導光部材1における入射面10は、導光部材1及び光制御体2の一体成形品の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。 In this way, in this embodiment, the optical system 100 further includes the light control body 2 in addition to the light guide member 1 and the prism 3. The light controller 2 is located between the light source 4 and the entrance surface 10 of the light guide member 1, and controls the light output from the light source 4 and incident on the entrance surface 10. In particular, in this embodiment, the light guide member 1 and the light control body 2 are integrated as an integrally molded product. That is, in this embodiment, the light guide member 1 and the light control body 2 are integrally molded and are inseparable from each other. In other words, the light control body 2 is seamlessly continuous with the incident surface 10 of the light guide member 1, and the light guide member 1 and the light control body 2 are seamlessly integrated. Therefore, in the present embodiment, the incident surface 10 of the light guide member 1 is a "virtual surface" defined inside the integrally molded product of the light guide member 1 and the light control body 2, and has no substance.

本実施形態では、導光部材1は、光が入射する入射面10、並びに互いに対向する第1面11及び第2面12を有している。第2面12は、光の出射面である。プリズム3は、第1面11に設けられている。プリズム3は、導光部材1の内部を通る光を第2面12に向けて反射する。 In this embodiment, the light guide member 1 has an entrance surface 10 into which light enters, and a first surface 11 and a second surface 12 that face each other. The second surface 12 is a light exit surface. The prism 3 is provided on the first surface 11. The prism 3 reflects the light passing through the interior of the light guide member 1 toward the second surface 12 .

ここで、導光部材1は、ダイレクト光路L1(図1A及び図1B参照)を含む。ダイレクト光路L1は、入射面10から入射した光をプリズム3にて直接反射して第2面12から出射させる光路である。さらに言えば、導光部材1は、入射面10から導光部材1内に入射した光を、導光部材1の内部においてはプリズム3での1回の反射のみで第2面12から出射させるような光路(ダイレクト光路L1)を含んでいる。ダイレクト光路L1を通る光は、入射面10から導光部材1に入射すると、プリズム3以外で反射されることなく、プリズム3での1回の反射のみで第2面12に到達し、そのまま第2面12から導光部材1外に出射される。 Here, the light guide member 1 includes a direct optical path L1 (see FIGS. 1A and 1B). The direct optical path L1 is an optical path in which light that enters from the entrance surface 10 is directly reflected by the prism 3 and output from the second surface 12. More specifically, the light guide member 1 causes the light that enters the light guide member 1 from the incident surface 10 to exit from the second surface 12 by only one reflection at the prism 3 inside the light guide member 1. It includes an optical path (direct optical path L1). When the light passing through the direct optical path L1 enters the light guide member 1 from the incident surface 10, it is not reflected by anything other than the prism 3, and reaches the second surface 12 with only one reflection from the prism 3, and then directly passes through the second surface 12. The light is emitted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 .

本実施形態では、入射面10から導光部材1に入射して第2面12から出射される光の大部分が、ダイレクト光路L1を通して導光部材1の内部を導光される。そのため、本実施形態では、入射面10から導光部材1に入射した光の大部分は、プリズム3以外で反射されることなく、かつプリズム3で1回反射されるのみで、第2面12から導光部材1外に出射される。 In this embodiment, most of the light that enters the light guide member 1 from the entrance surface 10 and exits from the second surface 12 is guided inside the light guide member 1 through the direct optical path L1. Therefore, in this embodiment, most of the light that enters the light guide member 1 from the incident surface 10 is not reflected by anything other than the prism 3, and is reflected only once by the prism 3, and is reflected only once by the second surface 12. The light is emitted from the light guide member 1.

ところで、本実施形態に係る光学システム100では、図1Aに示すように、入射面10から入射する光の光軸Ax1は、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜している。すなわち、本実施形態では、入射面10から入射する光の光軸Ax1は、第1面11に対して平行ではなく傾斜しており、その傾斜によって、入射面10から離れるほど第1面11に近づくことになる。 By the way, in the optical system 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the optical axis Ax1 of the light incident from the entrance surface 10 is such that the distance to the first surface 11 becomes smaller as the distance from the entrance surface 10 increases. , are inclined with respect to the first surface 11. That is, in the present embodiment, the optical axis Ax1 of the light incident from the entrance surface 10 is not parallel to the first surface 11 but is inclined, and due to the inclination, the farther from the entrance surface 10 the more the optical axis Ax1 of the light enters the first surface 11. It will get closer.

これにより、入射面10から入射した光は、入射面10から離れるほど、つまり導光部材1の内部を進むにつれて、第1面11に近づくことになり、第1面11(プリズム3を含む)に対して入射しやすい。そのため、入射面10から入射した光の大部分は、導光部材1のうち入射面10と対向する端面13に到達する前に、第1面11に入射しやすくなる。言い換えれば、入射面10から入射した光の大部分は、導光部材1のうち入射面10とは反対側の端面13に到達しにくくなるので、端面13から光が漏れにくくなる。結果的に、ダイレクト光路L1を通して第2面12から導光部材1外に出射される光の、入射面10から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 As a result, the light incident from the entrance surface 10 approaches the first surface 11 as it moves away from the entrance surface 10, that is, as it travels inside the light guide member 1, the first surface 11 (including the prism 3) It is easy to be incident on the Therefore, most of the light that has entered from the entrance surface 10 is likely to enter the first surface 11 before reaching the end surface 13 of the light guide member 1 that faces the entrance surface 10 . In other words, most of the light incident from the entrance surface 10 is difficult to reach the end surface 13 of the light guide member 1 on the opposite side to the entrance surface 10, so that light is difficult to leak from the end surface 13. As a result, it is easy to increase the proportion of the light emitted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 through the direct optical path L1 relative to the light incident from the entrance surface 10, and it is possible to improve the light extraction efficiency. .

また、本実施形態に係る光学システム100では、図2に示すように、光制御体2は、形状変換機能を有する。形状変換機能は、入射面10に平行な投影面S1に投影される形状を、光源4から出力される光の第1形状F1から、入射面10に入射する光の第2形状F2に変換する機能である。ここで、投影面S1は、光制御体2の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。本実施形態では一例として、投影面S1は、入射面10と同一面であることとする。すなわち、本実施形態では、光源4と導光部材1の入射面10との間に位置する光制御体2にて、入射面10に平行な投影面S1(入射面10)に投影される光の形状が、第1形状F1から第2形状F2に変換される。 Furthermore, in the optical system 100 according to the present embodiment, the light control body 2 has a shape conversion function, as shown in FIG. The shape conversion function converts the shape projected onto the projection surface S1 parallel to the entrance surface 10 from the first shape F1 of the light output from the light source 4 to the second shape F2 of the light incident on the entrance surface 10. It is a function. Here, the projection surface S1 is a "virtual surface" defined inside the light control body 2, and has no substance. In this embodiment, as an example, the projection plane S1 is assumed to be the same plane as the entrance plane 10. That is, in this embodiment, the light control body 2 located between the light source 4 and the entrance surface 10 of the light guide member 1 projects light onto the projection surface S1 (incidence surface 10) parallel to the entrance surface 10. is converted from the first shape F1 to the second shape F2.

これにより、導光部材1の内部において入射面10から入射した光が届く範囲を、光源4から出力される光の形状である第1形状F1によらずに、制御することが可能である。すなわち、導光部材1の内部において入射面10から入射した光が届く範囲は、入射面10に入射する光の形状である第2形状F2に起因するところ、光学システム100では、第1形状F1から第2形状F2への、形状の変換が可能である。したがって、この光学システム100によれば、導光部材1の内部の比較的広範囲に光が届くように、入射面10から入射する光を制御することができる。結果的に、光学システム100においては、第1面11の全域に光が届きやすくなり、出射面である第2面12の全域から一様に光を取り出しやすくなる。 Thereby, it is possible to control the range within the light guide member 1 that the light incident from the entrance surface 10 reaches without depending on the first shape F1 that is the shape of the light output from the light source 4. That is, the range within the light guide member 1 that the light incident on the incident surface 10 reaches is due to the second shape F2, which is the shape of the light incident on the incident surface 10, but in the optical system 100, the range that the light incident on the incident surface 10 reaches is due to the second shape F2, which is the shape of the light incident on the incident surface 10. It is possible to transform the shape from F2 to the second shape F2. Therefore, according to this optical system 100, it is possible to control the light that enters from the entrance surface 10 so that the light reaches a relatively wide area inside the light guide member 1. As a result, in the optical system 100, it becomes easier for light to reach the entire area of the first surface 11, and it becomes easier to uniformly extract light from the entire area of the second surface 12, which is the output surface.

また、本実施形態に係る光学システム100では、図3に示すように、第1面11と第2面12との少なくとも一方は、配光制御部14を有している。配光制御部14は、第2面12から取り出される光の配光を制御する。本実施形態では一例として、第1面11及び第2面12のうちの第2面12のみが、配光制御部14を有している。つまり、配光制御部14は、第2面12に設けられている。 Further, in the optical system 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, at least one of the first surface 11 and the second surface 12 includes a light distribution control section 14. The light distribution control unit 14 controls the distribution of light extracted from the second surface 12. In this embodiment, as an example, only the second surface 12 of the first surface 11 and the second surface 12 has the light distribution control section 14. That is, the light distribution control section 14 is provided on the second surface 12.

これにより、導光部材1の第2面12から取り出される光の配光を、導光部材1に設けられた配光制御部14にて制御することができる。特に、導光部材1は、入射面10から導光部材1内に入射した光を、導光部材1の内部においてはプリズム3での1回の反射のみで第2面12から出射させるようなダイレクト光路L1を含んでいる。つまり、ダイレクト光路L1を通る光は、入射面10から導光部材1に入射した後、プリズム3以外で反射されることなく、かつプリズム3で1回反射されるのみで、第2面12から導光部材1外に出射される。したがって、第1面11及び第2面12の形状は導光部材1の内部での光の導光には寄与しておらず、配光制御部14を導光部材1に設けても、導光部材1における導光性能が劣化しにくい。結果的に、配光制御を可能としながらも、ダイレクト光路L1を通して効率的に第2面12から導光部材1外に光を取り出すことができ、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 Thereby, the light distribution of the light extracted from the second surface 12 of the light guide member 1 can be controlled by the light distribution control section 14 provided in the light guide member 1. In particular, the light guide member 1 is configured such that light entering the light guide member 1 from the incident surface 10 is emitted from the second surface 12 by only one reflection at the prism 3 inside the light guide member 1. It includes a direct optical path L1. In other words, after the light passing through the direct optical path L1 enters the light guide member 1 from the incident surface 10, it is not reflected by anything other than the prism 3, and is reflected only once by the prism 3, and then from the second surface 12. The light is emitted to the outside of the light guide member 1. Therefore, the shapes of the first surface 11 and the second surface 12 do not contribute to the light guide inside the light guide member 1, and even if the light distribution control section 14 is provided in the light guide member 1, The light guiding performance of the optical member 1 is less likely to deteriorate. As a result, while making light distribution control possible, light can be efficiently extracted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 through the direct optical path L1, and the light extraction efficiency can be improved.

また、図2に示すように、本実施形態に係る光学システム100に光制御体2として用いられる光学部材20は、入射レンズ21と、出射部22と、を備えている。光学部材20は、光源4から入射レンズ21に入射した光を、出射部22から出射する。入射レンズ21は、主入射面211と、副入射面212と、を有している。主入射面211は、光源4と対向するように配置される。副入射面212は、主入射面211の法線L21に向けられている。副入射面212は、主入射面211の周囲の少なくとも一部に位置する。光源4の光軸Ax2は、主入射面211の法線L21に対して傾斜している。ここで、主入射面211の法線L21は、例えば、主入射面211がドーム状であれば、その先端部(ドームの頂点部)における主入射面211の法線である。主入射面211の法線L21は、「仮想線」であって、実体を伴わない。 Further, as shown in FIG. 2, the optical member 20 used as the light control body 2 in the optical system 100 according to the present embodiment includes an entrance lens 21 and an output section 22. The optical member 20 emits the light that has entered the input lens 21 from the light source 4 from the output section 22 . The entrance lens 21 has a main entrance surface 211 and a sub entrance surface 212. The main entrance surface 211 is arranged to face the light source 4 . The sub-incidence surface 212 is oriented toward the normal L21 of the main entrance surface 211. The sub-incidence surface 212 is located on at least a portion of the periphery of the main entrance surface 211 . The optical axis Ax2 of the light source 4 is inclined with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211. Here, the normal L21 to the main entrance surface 211 is, for example, the normal to the main entrance surface 211 at the tip (the apex of the dome) if the main entrance surface 211 is dome-shaped. The normal line L21 to the main entrance surface 211 is a "virtual line" and has no substance.

これにより、光源4の光軸Ax2が主入射面211の法線L21に対して傾斜しているので、光学部材20の入射レンズ21に対しては、主入射面211の法線L21に対して非対称な形で、光源4からの光が入射することになる。したがって、入射レンズ21の主入射面211と、その周囲に位置する副入射面212に対して光源4から入射する光強度のバランスを崩すことができる。結果的に、光学部材20における光の取り込み効率の向上を図ることができる。 As a result, the optical axis Ax2 of the light source 4 is inclined with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211, so that the optical axis Ax2 of the optical member 20 is inclined with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211. Light from the light source 4 enters in an asymmetrical manner. Therefore, it is possible to unbalance the intensity of the light incident from the light source 4 onto the main entrance surface 211 of the entrance lens 21 and the sub-incident surface 212 located around it. As a result, the light intake efficiency in the optical member 20 can be improved.

(2)詳細
以下、本実施形態に係る光学システム100、光学システム100を用いた照明システム200、照明システム200を用いた表示システム300、及び移動体B1について、図1A~図12Cを参照して詳しく説明する。
(2) Details Below, the optical system 100 according to the present embodiment, the illumination system 200 using the optical system 100, the display system 300 using the illumination system 200, and the moving object B1 will be explained with reference to FIGS. 1A to 12C. explain in detail.

(2.1)前提
以下の説明では、導光部材1の幅方向(図3において複数の光源4が並ぶ方向)を「X軸方向」、導光部材1の奥行き方向(図1Aにおいて光軸Ax1が延びる方向)を「Y軸方向」とする。また、以下の説明では、導光部材1の厚み方向(図1Aにおいて第1面11及び第2面12が並ぶ方向)を「Z軸方向」とする。これらの方向を規定するX軸、Y軸及びZ軸は、互いに直交する。図面における「X軸方向」、「Y軸方向」及び「Z軸方向」を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。
(2.1) Premise In the following explanation, the width direction of the light guide member 1 (the direction in which the plurality of light sources 4 are lined up in FIG. 3) is the "X-axis direction", and the depth direction of the light guide member 1 (the optical axis in FIG. 1A) The direction in which Ax1 extends) is defined as the "Y-axis direction." In the following description, the thickness direction of the light guide member 1 (the direction in which the first surface 11 and the second surface 12 are lined up in FIG. 1A) is referred to as the "Z-axis direction." The X-axis, Y-axis, and Z-axis that define these directions are orthogonal to each other. Arrows indicating "X-axis direction,""Y-axisdirection," and "Z-axis direction" in the drawings are only shown for explanation and have no substance.

また、本開示でいう「取り出し効率」とは、導光部材1の入射面10に入射する光の光量に対して、導光部材1の第2面12(出射面)から出射する光の光量が占める割合をいう。すなわち、導光部材1の入射面10に入射する光の光量に対して、導光部材1の第2面12から出射する光の光量の相対的な比率が大きくなれば、光の取り出し効率は高く(大きく)なる。一例として、導光部材1の入射面10に入射する光の光量が「100」であるのに対して、導光部材1の第2面12から出射する光の光量が「10」であれば、導光部材1における光の取り出し効率は10%となる。 In addition, "extraction efficiency" as used in the present disclosure refers to the amount of light that exits from the second surface 12 (output surface) of the light guide member 1 relative to the amount of light that enters the incident surface 10 of the light guide member 1. refers to the proportion of That is, if the relative ratio of the amount of light emitted from the second surface 12 of the light guide member 1 to the amount of light incident on the incident surface 10 of the light guide member 1 increases, the light extraction efficiency will increase. become higher (larger). As an example, if the amount of light that enters the incident surface 10 of the light guide member 1 is "100", and the amount of light that exits from the second surface 12 of the light guide member 1 is "10", then , the light extraction efficiency in the light guide member 1 is 10%.

また、本開示でいう「取り込み効率」とは、光源4から出力される光の光量に対して、光学部材20(光制御体2)に取り込まれる光の光量が占める割合をいう。すなわち、光源4から出力される光の光量に対して、光学部材20に取り込まれる光の光量の相対的な比率が大きくなれば、光の取り込み効率は高く(大きく)なる。一例として、光源4から出力される光の光量が「100」に対して、光学部材20に取り込まれる光の光量が「10」であれば、光学部材20における光の取り込み効率は10%となる。 Furthermore, the term "capture efficiency" as used in the present disclosure refers to the ratio of the amount of light taken into the optical member 20 (light controller 2) to the amount of light output from the light source 4. That is, as the relative ratio of the amount of light taken into the optical member 20 to the amount of light output from the light source 4 increases, the light taking efficiency becomes higher (larger). As an example, if the amount of light output from the light source 4 is "100" and the amount of light taken into the optical member 20 is "10", the light intake efficiency in the optical member 20 is 10%. .

また、本開示でいう「光軸」は、系全体を通過する光束の代表となる仮想的な光線を意味する。一例として、光源4の光軸Ax2は、光源4から出射される光の回転対称軸と一致する。 Furthermore, the term "optical axis" as used in the present disclosure means a virtual light ray that is representative of the light flux that passes through the entire system. As an example, the optical axis Ax2 of the light source 4 coincides with the rotational symmetry axis of the light emitted from the light source 4.

また、本開示でいう「平行」とは、2者間が略平行、つまり2者が厳密に平行な場合に加えて、2者間の角度が数度(例えば5度未満)程度の範囲に収まる関係にあることをいう。 In addition, "parallel" as used in the present disclosure refers to not only the case where two parties are substantially parallel, that is, the two parties are strictly parallel, but also the case where the angle between the two parties is within a range of several degrees (for example, less than 5 degrees). It means being in a compatible relationship.

また、本開示でいう「直交」とは、2者間が略直交、つまり2者が厳密に直交する場合に加えて、2者間の角度が90度を基準に数度(例えば5度未満)程度の範囲に収まる関係にあることをいう。 In addition, "orthogonal" as used in the present disclosure refers to the case where two parties are substantially orthogonal, that is, the two parties are strictly orthogonal, and the angle between the two parties is several degrees (for example, less than 5 degrees) with respect to 90 degrees. ) refers to a relationship that falls within a range of degrees.

(2.2)表示システム
まず、表示システム300について、図4及び図5を参照して説明する。
(2.2) Display System First, the display system 300 will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.

本実施形態に係る照明システム200は、図4に示すように、表示器5と共に表示システム300を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る表示システム300は、照明システム200と、表示器5と、を備える。表示器5は、照明システム200から出射される光を受けて画像を表示する。ここでいう「画像」は、ユーザU1(図5参照)が視認可能な態様で表示される画像であって、図形、記号、文字、数字、図柄若しくは写真等又はこれらの組み合わせであってもよい。表示システム300にて表示される画像は、動画(動画像)及び静止画(静止画像)を含む。さらに、「動画」は、コマ撮り等により得られる複数の静止画にて構成される画像を含む。 The illumination system 200 according to this embodiment constitutes a display system 300 together with the display 5, as shown in FIG. In other words, the display system 300 according to this embodiment includes the lighting system 200 and the display 5. The display device 5 receives light emitted from the illumination system 200 and displays an image. The "image" here is an image displayed in a manner that is visible to the user U1 (see FIG. 5), and may be a figure, symbol, character, number, design, photograph, etc., or a combination thereof. . Images displayed on the display system 300 include moving images (moving images) and still images (still images). Furthermore, "video" includes images composed of a plurality of still images obtained by time-lapse photography or the like.

また、本実施形態に係る表示システム300は、図5に示すように、移動体本体B11と共に自動車等の移動体B1を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る移動体B1は、表示システム300と、移動体本体B11と、を備える。移動体本体B11は、表示システム300を搭載する。本実施形態では一例として、移動体B1は、人が運転する自動車(乗用車)であることとする。この場合において、表示システム300にて表示される画像を視認するユーザU1は、移動体B1の乗員であって、本実施形態では一例として、移動体B1としての自動車の運転者(driver)がユーザU1であると仮定する。 Further, as shown in FIG. 5, the display system 300 according to the present embodiment constitutes a moving body B1 such as a car together with a moving body main body B11. In other words, the mobile body B1 according to this embodiment includes the display system 300 and the mobile body B11. The mobile body B11 is equipped with a display system 300. In this embodiment, as an example, it is assumed that the moving body B1 is a car (passenger car) driven by a person. In this case, the user U1 who visually recognizes the image displayed on the display system 300 is a passenger of the moving body B1, and in this embodiment, as an example, the user U1 is the driver of the automobile as the moving body B1. Assume that U1.

本実施形態においては、表示システム300は、例えば、移動体B1に搭載されるヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)に用いられる。表示システム300は、例えば、移動体B1の速度情報、コンディション情報及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザU1の視界に表示するために用いられる。移動体B1の運転情報としては、例えば、走行経路等を表示するナビゲーション関連の情報、並びに、走行速度及び車間距離を一定に保つACC(Adaptive Cruise Control)関連の情報等がある。 In this embodiment, the display system 300 is used for, for example, a head-up display (HUD) mounted on the moving body B1. The display system 300 is used, for example, to display driving support information related to speed information, condition information, driving information, etc. of the moving body B1 in the field of view of the user U1. The driving information of the mobile body B1 includes, for example, navigation-related information that displays a driving route and the like, and ACC (Adaptive Cruise Control)-related information that keeps the traveling speed and inter-vehicle distance constant.

表示システム300は、図4及び図5に示すように、画像表示部310と、光学系320と、制御部330と、を備えている。また、表示システム300は、画像表示部310、光学系320及び制御部330を収容するハウジング340を更に備えている。 The display system 300 includes an image display section 310, an optical system 320, and a control section 330, as shown in FIGS. 4 and 5. The display system 300 further includes a housing 340 that houses the image display section 310, the optical system 320, and the control section 330.

ハウジング340は、例えば合成樹脂の成型品等で構成されている。ハウジング340には、画像表示部310、光学系320及び制御部330等が収容されている。ハウジング340は、移動体本体B11のダッシュボードB13に取り付けられている。光学系320の第2ミラー322(後述する)によって反射された光は、ハウジング340の上面の開口部を通して反射部材(ウィンドシールドB12)に出射され、ウィンドシールドB12によって反射された光がアイボックスC1に集光される。反射部材は、ウィンドシールドB12に限らず、例えば、移動体本体B11のダッシュボードB13上に配置されるコンバイナ等で実現されてもよい。 The housing 340 is made of, for example, a synthetic resin molded product. The housing 340 accommodates an image display section 310, an optical system 320, a control section 330, and the like. The housing 340 is attached to the dashboard B13 of the mobile body B11. The light reflected by the second mirror 322 (described later) of the optical system 320 is emitted to the reflecting member (windshield B12) through an opening in the upper surface of the housing 340, and the light reflected by the windshield B12 is reflected by the eye box C1. The light is focused on. The reflecting member is not limited to the windshield B12, but may be realized, for example, by a combiner or the like arranged on the dashboard B13 of the mobile body B11.

このような表示システム300によれば、ユーザU1は、移動体B1の前方(車外)の空間に投影された虚像を、ウィンドシールドB12越しに視認することになる。本開示でいう「虚像」は、表示システム300から出射される光がウィンドシールドB12等の反射部材にて発散するとき、その発散光線によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、移動体B1を運転しているユーザU1は、移動体B1の前方に広がる実空間に重ねて、表示システム300にて投影される虚像としての画像を視認する。要するに、本実施形態に係る表示システム300は、画像として、虚像を表示する。表示システム300が表示可能な画像(虚像)は、移動体B1の走行面D1に沿って重畳された虚像E1、及び走行面D1と直交する平面PL1に沿って立体的に描画される虚像を含む。 According to such a display system 300, the user U1 visually recognizes the virtual image projected in the space in front of the moving body B1 (outside the vehicle) through the windshield B12. A "virtual image" as used in the present disclosure means an image formed by the diverging light rays to look like an actual object when the light emitted from the display system 300 diverges at a reflective member such as the windshield B12. Therefore, the user U1 driving the mobile body B1 visually recognizes the image as a virtual image projected by the display system 300, superimposed on the real space spreading in front of the mobile body B1. In short, the display system 300 according to this embodiment displays a virtual image as an image. Images (virtual images) that can be displayed by the display system 300 include a virtual image E1 superimposed along the running surface D1 of the moving body B1, and a virtual image three-dimensionally drawn along a plane PL1 orthogonal to the running surface D1. .

画像表示部310は、ケース311を備えている。画像表示部310は、画像中の対象物から複数の方向に放出される光を再現することで対象物を立体的に見せるライトフィールド(Light Field)方式により、立体画像を表示する機能を有している。ただし、画像表示部310が、立体描画の対象物の虚像を立体的に表示する方式はライトフィールド方式に限定されない。画像表示部310は、ユーザU1の左右の目に、互いに視差がある画像をそれぞれ投影することで、ユーザU1に立体描画の対象物の虚像を視認させる視差方式を採用してもよい。 The image display section 310 includes a case 311. The image display unit 310 has a function of displaying a three-dimensional image using a light field method that makes an object appear three-dimensional by reproducing light emitted from the object in a plurality of directions. ing. However, the method by which the image display unit 310 stereoscopically displays a virtual image of the object to be rendered three-dimensionally is not limited to the light field method. The image display unit 310 may employ a parallax method that allows the user U1 to visually recognize a virtual image of a three-dimensionally rendered object by projecting images that are disparate from each other onto the left and right eyes of the user U1.

画像表示部310は、表示器5と、光学システム100を含む照明システム200と、を備えている。表示器5は、例えば、液晶ディスプレイ等であって、照明システム200から出射される光を受けて画像を表示する。つまり、照明システム200は、表示器5の背後から、表示器5に向けて光を出射し、照明システム200からの光が、表示器5を透過することで、表示器5は画像を表示する。言い換えれば、照明システム200は、表示器5のバックライトとして機能する。 The image display unit 310 includes a display 5 and an illumination system 200 including an optical system 100. The display device 5 is, for example, a liquid crystal display or the like, and displays an image upon receiving the light emitted from the illumination system 200. That is, the lighting system 200 emits light from behind the display 5 toward the display 5, and the light from the lighting system 200 passes through the display 5, so that the display 5 displays an image. . In other words, the lighting system 200 functions as a backlight for the display 5.

画像表示部310は、ケース311を備えている。ケース311には、光学システム100及び光源4を含む照明システム200と、表示器5と、が収容されている。照明システム200及び表示器5は、ケース311に保持されている。ここでは、表示器5はケース311の上面に沿って配置されており、ケース311の上面から表示器5の一面が露出する。照明システム200は、ケース311内における表示器5の下方に配置されており、表示器5の下方から表示器5に向けて光を出力する。これにより、ケース311の上面は、画像が表示される表示面312を構成する。 The image display section 310 includes a case 311. The case 311 houses the optical system 100, the illumination system 200 including the light source 4, and the display 5. The lighting system 200 and the display 5 are held in a case 311. Here, the display device 5 is arranged along the top surface of the case 311, and one surface of the display device 5 is exposed from the top surface of the case 311. The lighting system 200 is disposed below the display device 5 in the case 311 and outputs light toward the display device 5 from below the display device 5 . Thereby, the upper surface of the case 311 constitutes a display surface 312 on which an image is displayed.

画像表示部310は、ハウジング340の内部に、表示面312を第1ミラー321(後述する)に向けた状態で収容されている。画像表示部310の表示面312は、ユーザU1に投影する画像の範囲、つまりウィンドシールドB12の形状に合わせた形状(例えば矩形状)である。画像表示部310の表示面312には、複数の画素がアレイ状に配置されている。画像表示部310の複数の画素は、制御部330の制御に応じて発光し、画像表示部310の表示面312から出力される光によって、表示面312に画像が表示される。 The image display section 310 is housed inside the housing 340 with the display surface 312 facing a first mirror 321 (described later). The display surface 312 of the image display unit 310 has a shape (for example, a rectangular shape) that matches the range of the image projected onto the user U1, that is, the shape of the windshield B12. On the display surface 312 of the image display section 310, a plurality of pixels are arranged in an array. The plurality of pixels of the image display section 310 emit light under the control of the control section 330, and an image is displayed on the display surface 312 by light output from the display surface 312 of the image display section 310.

画像表示部310の表示面312に表示された画像は、ウィンドシールドB12に出射され、ウィンドシールドB12によって反射された光がアイボックスC1に集光される。つまり、表示面312に表示された画像は、光学系320を通して、アイボックスC1内に視点があるユーザU1に視認される。このとき、ユーザU1は、移動体B1の前方(車外)の空間に投影された虚像を、ウィンドシールドB12越しに視認することになる。 The image displayed on the display surface 312 of the image display section 310 is emitted to the windshield B12, and the light reflected by the windshield B12 is focused on the eyebox C1. That is, the image displayed on the display surface 312 is viewed through the optical system 320 by the user U1 who has a viewpoint within the eyebox C1. At this time, the user U1 visually recognizes the virtual image projected in the space in front of the moving body B1 (outside the vehicle) through the windshield B12.

光学系320は、画像表示部310の表示面312から出力される光を、アイボックスC1に集光する。本実施形態では、光学系320は、例えば、凸面鏡である第1ミラー321と、凹面鏡である第2ミラー322と、ウィンドシールドB12と、を備えている。 The optical system 320 focuses the light output from the display surface 312 of the image display section 310 onto the eyebox C1. In this embodiment, the optical system 320 includes, for example, a first mirror 321 that is a convex mirror, a second mirror 322 that is a concave mirror, and a windshield B12.

第1ミラー321は、画像表示部310から出力される光を反射して、第2ミラー322に入射させる。第2ミラー322は、第1ミラー321から入射した光をウィンドシールドB12に向かって反射する。ウィンドシールドB12は、第2ミラー322から入射した光を反射してアイボックスC1に入射させる。 The first mirror 321 reflects the light output from the image display section 310 and makes it enter the second mirror 322 . The second mirror 322 reflects the light incident from the first mirror 321 toward the windshield B12. The windshield B12 reflects the light incident from the second mirror 322 and makes it enter the eyebox C1.

制御部330は、例えば、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムの1以上のメモリ又は記憶部334に記録されたプログラムを1以上のプロセッサが実行することによって、制御部330の機能(例えば、描画制御部331、画像データ作成部332及び出力部333等の機能)が実現される。プログラムは、コンピュータシステムの1以上のメモリ又は記憶部334に予め記録されている。プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク又はハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。 Control unit 330 includes, for example, a computer system. A computer system mainly includes one or more processors and one or more memories as hardware. The functions of the control unit 330 (for example, the drawing control unit 331, the image data creation unit 332, the output unit 333, etc.) are controlled by one or more processors executing programs recorded in one or more memories or storage units 334 of the computer system functions) are realized. The program is pre-recorded in one or more memories or storage units 334 of the computer system. The program may be provided through a telecommunications line, or may be provided recorded on a non-transitory storage medium such as a memory card, optical disk, or hard disk drive that can be read by a computer system.

記憶部334は、例えば、書換可能な不揮発性の半導体メモリ等の非一時的記録媒体にて実現される。記憶部334は、制御部330が実行するプログラム等を記憶する。また、表示システム300は、既に述べたように、移動体B1の速度情報、コンディション情報及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザU1の視界に表示するために用いられる。このため、表示システム300が表示する虚像の種類は予め決まっている。そして、記憶部334には、虚像(平面描画の対象物である虚像E1、及び、立体描画の対象物である虚像)を表示するための画像データが予め記憶されている。 The storage unit 334 is realized, for example, by a non-temporary recording medium such as a rewritable nonvolatile semiconductor memory. The storage unit 334 stores programs and the like executed by the control unit 330. Moreover, as already mentioned, the display system 300 is used to display driving support information related to the speed information, condition information, driving information, etc. of the moving object B1 in the field of view of the user U1. Therefore, the type of virtual image displayed by the display system 300 is determined in advance. The storage unit 334 stores in advance image data for displaying virtual images (the virtual image E1, which is the object of two-dimensional drawing, and the virtual image, which is the object of three-dimensional drawing).

描画制御部331は、移動体B1に搭載された各種のセンサ350から検出信号を受け取る。センサ350は、例えば先進運転システム(ADAS:Advanced Driver Assistance System)に使用される各種の情報を検出するためのセンサである。センサ350は、例えば、移動体B1の状態を検出するためのセンサ、及び移動体B1の周囲の状態を検出するためのセンサのうちの少なくとも1つを含む。移動体B1の状態を検出するためのセンサは、例えば、移動体B1の車速、温度又は残燃料等を測定するセンサを含む。移動体B1の周囲の状態を検出するためのセンサは、移動体B1の周囲を撮影する画像センサ、ミリ波レーダ又はLiDAR(Light Detection and Ranging)等を含む。 The drawing control unit 331 receives detection signals from various sensors 350 mounted on the moving body B1. The sensor 350 is a sensor for detecting various information used in, for example, an advanced driver assistance system (ADAS). The sensor 350 includes, for example, at least one of a sensor for detecting the state of the moving body B1 and a sensor for detecting the state around the moving body B1. The sensor for detecting the state of the moving body B1 includes, for example, a sensor that measures the vehicle speed, temperature, remaining fuel, etc. of the moving body B1. Sensors for detecting the state around the moving body B1 include an image sensor that photographs the surroundings of the moving body B1, a millimeter wave radar, LiDAR (Light Detection and Ranging), or the like.

描画制御部331は、センサ350から入力される検出信号に基づいて、この検出信号に関する情報を表示するための1又は複数の画像データを記憶部334から取得する。ここで、画像表示部310に複数種類の情報を表示する場合、描画制御部331は、複数種類の情報を表示するための複数の画像データを取得する。また、描画制御部331は、センサ350から入力される検出信号に基づいて、虚像を表示する対象空間において虚像を表示する位置に関する位置情報を求める。そして、描画制御部331は、表示対象の虚像の画像データと位置情報とを、画像データ作成部332に出力する。 Based on the detection signal input from the sensor 350, the drawing control unit 331 acquires one or more pieces of image data for displaying information regarding the detection signal from the storage unit 334. Here, when displaying multiple types of information on the image display unit 310, the drawing control unit 331 acquires multiple image data for displaying the multiple types of information. Further, the drawing control unit 331 obtains position information regarding the position where the virtual image is displayed in the target space where the virtual image is displayed, based on the detection signal input from the sensor 350. The drawing control unit 331 then outputs the image data and position information of the virtual image to be displayed to the image data creation unit 332.

画像データ作成部332は、描画制御部331から入力される画像データ及び位置情報に基づいて、表示対象の虚像を表示するための画像データを作成する。 The image data creation unit 332 creates image data for displaying a virtual image to be displayed based on the image data and position information input from the drawing control unit 331.

出力部333は、画像データ作成部332によって作成された画像データを画像表示部310に出力し、画像表示部310の表示面312に、作成された画像データに基づく画像を表示させる。表示面312に表示された画像が、ウィンドシールドB12に投影されることで、表示システム300により画像(虚像)が表示される。このようにして、表示システム300により表示される画像(虚像)は、ユーザU1に視認される。 The output unit 333 outputs the image data created by the image data creation unit 332 to the image display unit 310, and causes the display surface 312 of the image display unit 310 to display an image based on the created image data. An image (virtual image) is displayed by the display system 300 by projecting the image displayed on the display surface 312 onto the windshield B12. In this way, the image (virtual image) displayed by the display system 300 is visually recognized by the user U1.

(2.3)光学システム
次に、光学システム100について、図1A~図3、及び図6A~図7Bを参照して説明する。
(2.3) Optical System Next, the optical system 100 will be described with reference to FIGS. 1A to 3 and 6A to 7B.

本実施形態では、光学システム100は、導光部材1と、複数の光制御体2と、複数のプリズム3と、を備えている。すなわち、本実施形態に係る光学システム100は、光制御体2を複数備え、さらに、プリズム3についても複数備えている。 In this embodiment, the optical system 100 includes a light guide member 1, a plurality of light control bodies 2, and a plurality of prisms 3. That is, the optical system 100 according to the present embodiment includes a plurality of light control bodies 2 and further includes a plurality of prisms 3.

また、本実施形態では、光学システム100は、複数の光源4と共に照明システム200を構成している。すなわち、本実施形態に係る照明システム200は、光学システム100と、複数の光源4と、を備えている。 Further, in this embodiment, the optical system 100 constitutes the illumination system 200 together with the plurality of light sources 4. That is, the illumination system 200 according to this embodiment includes an optical system 100 and a plurality of light sources 4.

複数の光制御体2は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、1つの光制御体2について説明する構成は、他の光制御体2についても同様である。さらに、複数のプリズム3は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、1つのプリズム3について説明する構成は、他のプリズム3についても同様である。さらに、複数の光源4は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、1つの光源4について説明する構成は、他の光源4についても同様である。 Since the plurality of light control bodies 2 employ a common configuration, hereinafter, unless otherwise specified, the configuration described for one light control body 2 is the same for the other light control bodies 2. Furthermore, since the plurality of prisms 3 have a common configuration, the configuration described below for one prism 3 is the same for the other prisms 3 unless otherwise specified. Further, since the plurality of light sources 4 have a common configuration, the configuration described below for one light source 4 is the same for the other light sources 4 unless otherwise specified.

光源4は、例えば、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)素子又は有機EL(OEL:Organic Electro-Luminescence)素子等の固体発光素子である。本実施形態では一例として、光源4は、チップ状の発光ダイオード素子である。このような光源4は、実際には、その表面(発光面)がある程度の面積をもって発光するが、理想的には、その表面の一点から光を放射する点光源とみなすことができる。そこで、以下では、光源4は、理想的な点光源であると仮定して説明する。 The light source 4 is, for example, a solid-state light emitting device such as a light emitting diode (LED) device or an organic electro-luminescence (OEL) device. In this embodiment, as an example, the light source 4 is a chip-shaped light emitting diode element. Although such a light source 4 actually emits light over a certain area of its surface (light-emitting surface), it can ideally be regarded as a point light source that emits light from one point on its surface. Therefore, in the following description, it is assumed that the light source 4 is an ideal point light source.

本実施形態では、光源4は、図2に示すように、導光部材1の入射面10と所定の間隔を空けて対向するように配置されている。そして、光源4と導光部材1の入射面10との間には、光制御体2が位置している。 In this embodiment, the light source 4 is arranged to face the entrance surface 10 of the light guide member 1 with a predetermined distance therebetween, as shown in FIG. 2 . A light control body 2 is located between the light source 4 and the entrance surface 10 of the light guide member 1.

本実施形態では、光制御体2は、導光部材1と一体である。本開示でいう「一体」は、複数の要素(部位)について物理的に一体として取り扱うことができる態様を意味する。つまり、複数の要素が一体である、とは、複数の要素が一つにまとまっており、1つの部材のように扱うことができる態様にあることを意味する。この場合において、複数の要素は、一体成形品のように一体不可分の関係にあってもよいし、又は、別々に作成された複数の要素が、例えば、溶着、接着又はかしめ接合等により機械的に結合されていてもよい。すなわち、導光部材1と光制御体2とは、適宜の態様で一体化されていればよい。 In this embodiment, the light control body 2 is integrated with the light guide member 1. "Integrated" in the present disclosure means an aspect in which a plurality of elements (parts) can be physically handled as one. In other words, the phrase "a plurality of elements are integrated" means that the plurality of elements are integrated into one and can be handled as one member. In this case, the plurality of elements may be inseparable, such as an integrally molded product, or the plurality of separately produced elements may be mechanically bonded, for example by welding, gluing, caulking, etc. may be combined with That is, the light guide member 1 and the light control body 2 may be integrated in any suitable manner.

より具体的には、本実施形態では、上述したように、導光部材1と光制御体2とは、一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材1と光制御体2とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。そのため、導光部材1における入射面10は、上述したように、導光部材1及び光制御体2の一体成形品の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。 More specifically, in this embodiment, as described above, the light guide member 1 and the light control body 2 are integrated as an integrally molded product. That is, in this embodiment, the light guide member 1 and the light control body 2 are integrally molded and are inseparable from each other. Therefore, as described above, the incident surface 10 of the light guide member 1 is a "virtual surface" defined inside the integrally molded product of the light guide member 1 and the light control body 2, and is not a real surface.

ここで、複数の光源4は、図3に示すように、X軸方向に所定の間隔を空けて並ぶように配置されている。複数の光源4は、複数の光制御体2と一対一に対応している。つまり、複数の光制御体2についても、複数の光源4と同様に、X軸方向に並ぶように配置されている。ここで、X軸方向における複数の光源4のピッチと、複数の光制御体2のピッチとは等しい。 Here, as shown in FIG. 3, the plurality of light sources 4 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. The plurality of light sources 4 correspond to the plurality of light control bodies 2 on a one-to-one basis. That is, the plurality of light control bodies 2 are also arranged so as to be lined up in the X-axis direction, similarly to the plurality of light sources 4. Here, the pitch of the plurality of light sources 4 and the pitch of the plurality of light control bodies 2 in the X-axis direction are equal.

導光部材1は、光源4からの光を、入射面10から導光部材1内に取り込み、導光部材1内を通して出射面である第2面12に導く、つまり導光する部材である。導光部材1は、本実施形態では一例として、アクリル樹脂等の透光性を有する樹脂材料の成形品であって、板状に形成されている。つまり、導光部材1は、ある程度の厚みを有する導光板である。 The light guide member 1 is a member that takes the light from the light source 4 into the light guide member 1 from the incident surface 10 and guides it through the light guide member 1 to the second surface 12 that is the output surface. In this embodiment, the light guide member 1 is, for example, a molded product made of a resin material having translucency, such as acrylic resin, and is formed into a plate shape. That is, the light guide member 1 is a light guide plate having a certain degree of thickness.

導光部材1は、上述したように、光が入射する入射面10、並びに互いに対向する第1面11及び第2面12(出射面)を有している。さらに、導光部材1は、入射面10と対向する端面13を有している。 As described above, the light guide member 1 has an entrance surface 10 into which light enters, and a first surface 11 and a second surface 12 (output surfaces) that face each other. Furthermore, the light guide member 1 has an end surface 13 facing the entrance surface 10.

具体的には、本実施形態では、図6A~図6Dに示すように、導光部材1は、矩形板状であって、導光部材1の厚み方向において対向する2面がそれぞれ第1面11及び第2面12である。また、導光部材1の4つの端面(周面)のうちの1つの端面が入射面10である。つまり、導光部材1は、平面視において(Z軸方向の一方から見て)、矩形状に形成されている。ここでは一例として、導光部材1は、X軸方向よりもY軸方向の寸法が小さい、長方形状に形成されている。そして、導光部材1の厚み方向(Z軸方向)の両面が、それぞれ第1面11及び第2面12を構成する。さらに、導光部材1の短手方向(Y軸方向)の両面が、それぞれ入射面10及び端面13を構成する。 Specifically, in this embodiment, as shown in FIGS. 6A to 6D, the light guide member 1 has a rectangular plate shape, and two opposing faces in the thickness direction of the light guide member 1 are the first faces. 11 and the second surface 12. Furthermore, one end surface of the four end surfaces (peripheral surfaces) of the light guide member 1 is the incident surface 10 . That is, the light guide member 1 is formed into a rectangular shape when viewed from above (viewed from one side in the Z-axis direction). Here, as an example, the light guide member 1 is formed in a rectangular shape, the dimension of which is smaller in the Y-axis direction than in the X-axis direction. Both surfaces of the light guide member 1 in the thickness direction (Z-axis direction) constitute a first surface 11 and a second surface 12, respectively. Furthermore, both sides of the light guide member 1 in the transverse direction (Y-axis direction) constitute an incident surface 10 and an end surface 13, respectively.

このように、導光部材1のY軸方向において互いに対向する2つの端面のうちの一方の端面(図1Aにおける左面)は、複数の光源4から出射される光が、それぞれ複数の光制御体2を通して入射する入射面10である。導光部材1のZ軸方向において互いに対向する2つの面は、それぞれ第1面11及び第2面12である。第1面11は、図1Aにおける下面であり、第2面12は、図1Aにおける上面である。そして、第2面12は、導光部材1の内部から外部へと光を出射する出射面である。したがって、導光部材1は、入射面10である一方の端面から光が入射することにより、出射面である第2面12が面発光する。 In this way, one end surface (the left surface in FIG. 1A) of the two end surfaces facing each other in the Y-axis direction of the light guide member 1 is arranged such that the light emitted from the plurality of light sources 4 is directed to the plurality of light controllers, respectively. 2 is the entrance plane 10 through which the light enters. Two surfaces of the light guide member 1 that face each other in the Z-axis direction are a first surface 11 and a second surface 12, respectively. The first surface 11 is the lower surface in FIG. 1A, and the second surface 12 is the upper surface in FIG. 1A. The second surface 12 is an output surface that outputs light from the inside of the light guide member 1 to the outside. Therefore, when light enters the light guide member 1 from one end surface, which is the incident surface 10, the second surface 12, which is the output surface, emits light from the surface.

また、本実施形態では、第2面12は、X-Y平面と平行な平面である。また、入射面10は、X-Z平面と平行な平面である。ここでいう「X-Y平面」は、X軸及びY軸を含む平面であって、Z軸と直交する平面である。同様に、ここでいう「X-Z平面」とは、X軸及びZ軸を含む平面であって、Y軸と直交する平面である。言い換えれば、第2面12はZ軸と直交する平面であって、入射面10はY軸と直交する平面である。そのため、第2面12と入射面10とは互いに直交する。 Further, in this embodiment, the second surface 12 is a plane parallel to the XY plane. Further, the entrance plane 10 is a plane parallel to the XZ plane. The "XY plane" here is a plane that includes the X axis and the Y axis, and is perpendicular to the Z axis. Similarly, the "XZ plane" here is a plane that includes the X axis and the Z axis, and is perpendicular to the Y axis. In other words, the second surface 12 is a plane orthogonal to the Z-axis, and the entrance surface 10 is a plane orthogonal to the Y-axis. Therefore, the second surface 12 and the entrance surface 10 are orthogonal to each other.

一方、第1面11は、X-Y平面に対して平行ではなく、X-Y平面に対して傾斜した平面である。つまり、第1面11と入射面10とは互いに直交していない。具体的には、第1面11は、入射面10から遠ざかるにつれて第2面12に近づくように、X-Y平面に対して傾斜している。つまり、本実施形態では、第1面11と第2面12とは、互いに傾斜している。 On the other hand, the first surface 11 is not parallel to the XY plane, but is a plane inclined to the XY plane. That is, the first surface 11 and the entrance surface 10 are not perpendicular to each other. Specifically, the first surface 11 is inclined with respect to the XY plane so that it approaches the second surface 12 as it moves away from the entrance surface 10. That is, in this embodiment, the first surface 11 and the second surface 12 are inclined to each other.

また、本実施形態では、第2面12に配光制御部14が設けられている。配光制御部14は、レンズを含んでいる。本実施形態では一例として、シリンドリカルレンズを含んでいる。配光制御部14について詳しくは、「(2.7)配光制御部」の欄で説明する。 Further, in this embodiment, a light distribution control section 14 is provided on the second surface 12. The light distribution control section 14 includes a lens. This embodiment includes a cylindrical lens as an example. The light distribution control unit 14 will be described in detail in the section “(2.7) Light distribution control unit”.

光制御体2は、光源4と導光部材1の入射面10との間に配置されている。光制御体2は、光源4から出力されて入射面10に入射する光を制御する。本実施形態では、光制御体2は、光源4から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能を有している。すなわち、光制御体2は、光源4から放射状に広がる光が入射すると、この光を入射面10に向けて集光することで、平行光に近づけるコリメートレンズである。ここで、光源4から出射される光は、光制御体2を通して導光部材1の入射面10に入射する。そのため、光源4からの光は、コリメート機能を有する光制御体2にて広がり角を狭めるように制御され、導光部材1の入射面10に向けて出射される。本実施形態では、理想的な点光源としての光源4からの光が、光制御体2にて、理想的な平行光に制御されることと仮定して説明する。 The light controller 2 is arranged between the light source 4 and the entrance surface 10 of the light guide member 1 . The light controller 2 controls the light output from the light source 4 and incident on the entrance surface 10 . In this embodiment, the light controller 2 has a collimating function that brings the light output from the light source 4 closer to parallel light. That is, the light control body 2 is a collimating lens that, when light that spreads radially from the light source 4 is incident, condenses the light toward the entrance surface 10 to make it approach parallel light. Here, the light emitted from the light source 4 enters the incident surface 10 of the light guide member 1 through the light control body 2. Therefore, the light from the light source 4 is controlled to narrow the spread angle by the light control body 2 having a collimating function, and is emitted toward the incident surface 10 of the light guide member 1. The present embodiment will be described on the assumption that light from a light source 4 as an ideal point light source is controlled by the light control body 2 into ideal parallel light.

詳しくは「(2.4)斜め入光」の欄で説明するが、本実施形態では、図1Aに示すように、導光部材1の入射面10から入射する光の光軸Ax1は、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜している。そのため、光制御体2から導光部材1の入射面10に出射される平行光は、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜した平行光となる。また、図面における点線の矢印は、光線(又は光路)を概念的に表しているのであって、実体を伴わない。 The details will be explained in the section “(2.4) Oblique light incidence”, but in this embodiment, as shown in FIG. 1A, the optical axis Ax1 of the light incident from the incident surface 10 of the light guide member 1 is It is inclined with respect to the first surface 11 so that the distance to the first surface 11 becomes smaller as the distance from the surface 10 increases. Therefore, the parallel light emitted from the light control body 2 to the incident surface 10 of the light guide member 1 is inclined with respect to the first surface 11 such that the distance to the first surface 11 becomes smaller as the distance from the incident surface 10 increases. The result is parallel light. Moreover, the dotted arrows in the drawings conceptually represent light rays (or optical paths), and do not involve any substance.

本実施形態では、図3に示すように、複数の光制御体2は、導光部材1の入射面10を構成する端部において、X軸方向に並ぶように形成されている。つまり、本実施形態では、光制御体2は、導光部材1と一体である。また、複数の光制御体2は、既に述べたように、それぞれ複数の光源4と一対一に対応している。したがって、複数の光制御体2は、それぞれ対応する光源4が出射する光の広がり角を制御して、光を入射面10へと出射する。光制御体2の形状について詳しくは、「(2.5)形状変換機能」及び「(2.6)非対称形状」の欄で説明する。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the plurality of light control bodies 2 are formed so as to be lined up in the X-axis direction at the end forming the entrance surface 10 of the light guide member 1. That is, in this embodiment, the light control body 2 is integrated with the light guide member 1. Moreover, as already mentioned, the plurality of light controllers 2 correspond one-to-one with the plurality of light sources 4, respectively. Therefore, the plurality of light controllers 2 control the spread angle of the light emitted by the corresponding light sources 4, and emit the light to the entrance surface 10. The shape of the light control body 2 will be described in detail in the sections "(2.5) Shape conversion function" and "(2.6) Asymmetric shape."

プリズム3は、第1面11に設けられており、導光部材1の内部を通る光を第2面12に向けて反射する。本実施形態では、プリズム3は、第1面11に複数設けられている。プリズム3は、入射する光を全反射するように構成されている。もちろん、プリズム3は、入射する光を全て全反射する態様に限らず、一部の光が全反射せずにプリズム3の内部を通過する態様も含み得る。 The prism 3 is provided on the first surface 11 and reflects light passing through the interior of the light guide member 1 toward the second surface 12 . In this embodiment, a plurality of prisms 3 are provided on the first surface 11. The prism 3 is configured to totally reflect the incident light. Of course, the prism 3 is not limited to a mode in which all incident light is totally reflected, but may also include a mode in which some light passes through the interior of the prism 3 without being totally reflected.

導光部材1においては、入射面10から入射した光の大部分は、第1面11又は第2面12のうちプリズム3を除いた部位で反射することなく、プリズム3にて反射することで、第2面12から出射される。つまり、導光部材1は、入射面10から入射した光をプリズム3にて直接反射して第2面12から出射させるダイレクト光路L1を含む。 In the light guide member 1, most of the light incident from the incident surface 10 is reflected at the prism 3 without being reflected at the first surface 11 or the second surface 12 except for the prism 3. , are emitted from the second surface 12. In other words, the light guide member 1 includes a direct optical path L1 in which light that enters from the entrance surface 10 is directly reflected by the prism 3 and exits from the second surface 12.

本実施形態では、プリズム3は、X軸方向の一方から見た断面が三角形状の凹部となるように、第1面11に形成されている。プリズム3は、例えば、導光部材1の第1面11面に加工を施すことで形成されている。プリズム3は、図1Bに示すように、導光部材1の内部を通って入射する光を第2面12に向けて反射する反射面30を有している。図1Bは、図1Aの領域A1を拡大した模式的な端面図である。 In this embodiment, the prism 3 is formed on the first surface 11 so that the cross section viewed from one side in the X-axis direction is a triangular recess. The prism 3 is formed, for example, by processing the first surface 11 of the light guide member 1. As shown in FIG. 1B, the prism 3 has a reflective surface 30 that reflects light incident through the interior of the light guide member 1 toward the second surface 12. FIG. 1B is an enlarged schematic end view of region A1 in FIG. 1A.

反射面30と第1面11とがなす角度(つまり、反射面30の傾斜角度)θ1は、反射面30に入射する光の入射角θ0が臨界角以上となるような角度である。つまり、反射面30は、入射する光が全反射するように、第1面11に対して傾斜している。また、反射面30の傾斜角度θ1は、反射面30にて全反射した光が、第2面12に対して垂直な方向で入射するように設定されている。 The angle θ1 between the reflective surface 30 and the first surface 11 (that is, the inclination angle of the reflective surface 30) is such that the incident angle θ0 of light incident on the reflective surface 30 is equal to or greater than the critical angle. That is, the reflective surface 30 is inclined with respect to the first surface 11 so that the incident light is totally reflected. Further, the inclination angle θ1 of the reflective surface 30 is set such that the light totally reflected by the reflective surface 30 is incident on the second surface 12 in a direction perpendicular to the second surface 12.

本実施形態では、図7A及び図7Bに示すように、複数のプリズム3は、Z軸方向の一方から見て、第1面11上において千鳥状(zigzagpattern)に配置されている。ここで、図7Aは、図6Cの領域A1を拡大した模式的な平面図である。図7Bは、図7AのB1-B1線の端面を模式的に表す図面である。図7Aでは、第1面11の一部のみを示しているが、実際には、第1面11の略全域にわたって、複数のプリズム3が形成されている。 In this embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the plurality of prisms 3 are arranged in a zigzag pattern on the first surface 11 when viewed from one side in the Z-axis direction. Here, FIG. 7A is an enlarged schematic plan view of region A1 in FIG. 6C. FIG. 7B is a drawing schematically showing an end surface taken along line B1-B1 in FIG. 7A. Although only a part of the first surface 11 is shown in FIG. 7A, a plurality of prisms 3 are actually formed over substantially the entire first surface 11.

具体的には、各プリズム3はX軸方向に長さを有しており、その長手方向(X軸方向)に間隔を空けて複数のプリズム3が並ぶように形成されている。さらに、複数のプリズム3は、Y軸方向においても、間隔を空けて並ぶように形成されている。そして、X軸方向に並ぶ複数のプリズムの列を、Y軸方向において入射面10側から数えて1列目、2列目、3列目…とする場合に、偶数列に含まれる複数のプリズム3と、奇数列に含まれる複数のプリズム3とは、互いにX軸方向にずれた位置にある。ここで、偶数列に含まれる複数のプリズム3と、奇数列に含まれる複数のプリズム3とは、各々の長手方向(X軸方向)の端部同士が、Y軸方向において重複するように配置されている。このような配置によれば、入射面10から見て、複数のプリズム3はX軸方向に隙間なく並ぶことになり、入射面10から導光部材1の内部に入射した光は、複数のプリズム3のうちのいずれかのプリズム3にて反射することになる。 Specifically, each prism 3 has a length in the X-axis direction, and a plurality of prisms 3 are lined up at intervals in the longitudinal direction (X-axis direction). Furthermore, the plurality of prisms 3 are formed so as to be spaced apart from each other in the Y-axis direction as well. When the rows of prisms lined up in the X-axis direction are the first row, second row, third row, etc. counting from the entrance surface 10 side in the Y-axis direction, the plurality of prisms included in the even-numbered rows 3 and the plurality of prisms 3 included in the odd-numbered rows are located at positions shifted from each other in the X-axis direction. Here, the plurality of prisms 3 included in the even-numbered rows and the plurality of prisms 3 included in the odd-numbered rows are arranged so that their longitudinal direction (X-axis direction) ends overlap in the Y-axis direction. has been done. According to this arrangement, the plurality of prisms 3 are lined up in the X-axis direction without gaps when viewed from the entrance surface 10, and the light that enters the inside of the light guide member 1 from the entrance surface 10 is transmitted through the plurality of prisms 3. The light will be reflected by one of the three prisms 3.

本実施形態では一例として、複数のプリズム3は、全て同一の形状である。そのため、図7Bに示すように、Y軸方向に並ぶ複数のプリズム3においては、反射面30の傾斜角度θ1は同一角度である。また、プリズム3の長手方向の寸法、及びプリズム3としての凹部の深さ(言い換えれば、プリズム3の高さ)等の、プリズム3の大きさについても、複数のプリズム3において同一である。すなわち、本実施形態では、プリズム3は、入射面10に光が入射する方向(Y軸方向)において複数並ぶように設けられている。ここで、複数のプリズム3は、同一形状である。そのため、反射面30に入射する光の入射角θ0が一定であれば、複数のプリズム3のうちのいずれのプリズム3に光が入射する場合でも、プリズム3の反射面30で反射された光の向きは同一となる。したがって、複数のプリズム3で反射された全ての光を、第2面12に対して垂直な方向で入射させることが可能である。 In this embodiment, as an example, the plurality of prisms 3 all have the same shape. Therefore, as shown in FIG. 7B, in the plurality of prisms 3 lined up in the Y-axis direction, the inclination angle θ1 of the reflective surface 30 is the same angle. Further, the sizes of the prisms 3, such as the longitudinal dimension of the prisms 3 and the depth of the recess as the prisms 3 (in other words, the height of the prisms 3), are also the same for the plurality of prisms 3. That is, in this embodiment, a plurality of prisms 3 are provided so as to be lined up in the direction in which light enters the entrance surface 10 (Y-axis direction). Here, the plurality of prisms 3 have the same shape. Therefore, if the incident angle θ0 of the light incident on the reflective surface 30 is constant, no matter which prism 3 among the plurality of prisms 3 the light is incident on, the light reflected on the reflective surface 30 of the prism 3 will be The directions will be the same. Therefore, all the light reflected by the plurality of prisms 3 can be made to enter the second surface 12 in a direction perpendicular to the second surface 12.

さらに、一例として、プリズム3としての凹部の深さ(言い換えれば、プリズム3の高さ)は、1μm以上、100μm以下である。同様に、一例として、複数のプリズム3のY軸方向におけるピッチは1μm以上1000μm以下である。具体例として、プリズム3としての凹部の深さは十数μmであって、複数のプリズム3のY軸方向におけるピッチは百数十μmである。 Furthermore, as an example, the depth of the concave portion as the prism 3 (in other words, the height of the prism 3) is 1 μm or more and 100 μm or less. Similarly, as an example, the pitch of the plurality of prisms 3 in the Y-axis direction is 1 μm or more and 1000 μm or less. As a specific example, the depth of the concave portion as the prism 3 is more than 10 μm, and the pitch of the plurality of prisms 3 in the Y-axis direction is more than 100 μm.

以下、本実施形態の光学システム100の発光原理について図1A及び図1Bを用いて説明する。 Hereinafter, the light emission principle of the optical system 100 of this embodiment will be explained using FIG. 1A and FIG. 1B.

まず、図1Aに示すように、光源4から出射される光は、対応する光制御体2を通過することにより、広がり角を制御される。そして、光制御体2から導光部材1の入射面10に向かって、広がり角を制御された光が出射される。本実施形態では、光制御体2から出射される光は、第2面12と平行な平行光となり、入射面10に対して垂直に入射する。 First, as shown in FIG. 1A, the light emitted from the light source 4 passes through the corresponding light control body 2 to have its spread angle controlled. Then, light whose spread angle is controlled is emitted from the light control body 2 toward the entrance surface 10 of the light guide member 1. In this embodiment, the light emitted from the light control body 2 becomes parallel light parallel to the second surface 12 and enters the incident surface 10 perpendicularly.

また、既に述べたように、導光部材1の入射面10から入射する光の光軸Ax1は、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜している。そのため、入射面10に入射する光の大部分は、第2面12、及び導光部材1の入射面10と対向する端面13に到達せずに、第1面11に到達することになる。 Moreover, as already mentioned, the optical axis Ax1 of the light entering from the entrance surface 10 of the light guide member 1 is set to the first surface 11 such that the distance to the first surface 11 becomes smaller as the distance from the entrance surface 10 increases. It is slanted against. Therefore, most of the light that enters the incident surface 10 reaches the first surface 11 without reaching the second surface 12 and the end surface 13 of the light guide member 1 that faces the incident surface 10 .

そして、図1Bに示すように、入射面10に入射する光の大部分は、第1面11及び第2面12にて反射することなく、第1面11に設けられた複数のプリズム3のうちのいずれかのプリズム3の反射面30にて全反射する。つまり、導光部材1は、入射面10から入射した光をプリズム3にて直接反射して第2面12から出射させるダイレクト光路L1を含んでいる。さらに、本実施形態では、ダイレクト光路L1は、プリズム3にて全反射する光の光路を含んでいる。プリズム3の反射面30にて全反射した光は、第2面12と直交する光路を辿り、第2面12から出射される。 As shown in FIG. 1B, most of the light incident on the incident surface 10 is not reflected on the first surface 11 and the second surface 12, and is reflected by the plurality of prisms 3 provided on the first surface 11. The light is totally reflected by the reflecting surface 30 of one of the prisms 3. That is, the light guide member 1 includes a direct optical path L1 in which light that enters from the incident surface 10 is directly reflected by the prism 3 and exits from the second surface 12. Furthermore, in this embodiment, the direct optical path L1 includes an optical path of light that is totally reflected by the prism 3. The light totally reflected by the reflective surface 30 of the prism 3 follows an optical path orthogonal to the second surface 12 and is emitted from the second surface 12 .

ここで、本実施形態では、上述したように、複数のプリズム3において反射面30の傾斜角度θ1は同一角度である。このような複数のプリズム3に対して、第2面12と平行な平行光が入射することで、反射面30に入射する光の入射角θ0も一定になる。そのため、複数のプリズム3のうちのいずれのプリズム3においても、反射面30で反射された光の向きは同一となる。したがって、本実施形態では、ダイレクト光路L1で第2面12に到達する光は全て、第2面12に対して同一の角度で入射する。ここでいう「同一の角度」は、厳密に同一の角度だけでなく、2度又は3度程度までの誤差を含んでいてもよい。理想的には、ダイレクト光路L1で第2面12に到達する光は全て、第2面12に対して90度、つまり直交する向きで入射する。 Here, in this embodiment, as described above, the inclination angles θ1 of the reflective surfaces 30 in the plurality of prisms 3 are the same angle. When parallel light parallel to the second surface 12 is incident on such a plurality of prisms 3, the incident angle θ0 of the light incident on the reflective surface 30 is also constant. Therefore, in any prism 3 among the plurality of prisms 3, the direction of the light reflected by the reflective surface 30 is the same. Therefore, in this embodiment, all the light that reaches the second surface 12 on the direct optical path L1 is incident on the second surface 12 at the same angle. The "same angle" as used herein is not limited to strictly the same angle, but may include an error of up to about 2 or 3 degrees. Ideally, all the light that reaches the second surface 12 on the direct optical path L1 is incident on the second surface 12 at 90 degrees, that is, in a perpendicular direction.

本実施形態では、複数のプリズム3が第2面12の全域にわたって配置されているので、上述したようなダイレクト光路L1を通した光は、導光部材1の第2面12の全域から万遍なく出射される。これにより、第2面12全体が面発光することになる。 In this embodiment, since the plurality of prisms 3 are arranged over the entire second surface 12, the light that has passed through the direct optical path L1 as described above is distributed throughout the entire second surface 12 of the light guide member 1. It is emitted without any problem. As a result, the entire second surface 12 emits surface light.

以下、本実施形態の光学システム100の利点について、一般的な導光部材(導光板)との比較を交えて説明する。 Hereinafter, the advantages of the optical system 100 of this embodiment will be explained with a comparison with a general light guide member (light guide plate).

一般的な導光部材においては、導光部材の入射面から入射した光は、導光部材の厚み方向の両面(第1面11及び第2面12に相当する)で複数回反射を繰り返しながら、導光部材の内部を導光される。そして、導光部材の厚み方向の一面(第1面11に相当する)に設けられたプリズムによって、全反射の条件(つまり、入射角≧臨界角)が崩されることで、出射面としての導光部材の厚み方向の他面(第2面12に相当する)から光が出射される。これにより、一般的な導光部材においても、出射面全体が面発光することになる。 In a general light guide member, the light that enters from the incident surface of the light guide member is reflected multiple times on both sides of the light guide member in the thickness direction (corresponding to the first surface 11 and the second surface 12). , the light is guided inside the light guiding member. The prism provided on one surface in the thickness direction of the light guide member (corresponding to the first surface 11) breaks the condition for total reflection (that is, angle of incidence ≧ critical angle), so that the prism serves as the light emitting surface. Light is emitted from the other surface (corresponding to the second surface 12) of the optical member in the thickness direction. As a result, even in a general light guide member, the entire emission surface emits light from the surface.

しかしながら、上述したような一般的な導光部材では、導光部材の入射面から入射した光は、導光部材の厚み方向の両面で複数回反射を繰り返すことで、導光部材において入射面から離れた部位まで導光される。そのため、光の全反射の回数が増えれば増えるほど、全反射の条件(つまり、入射角≧臨界角)が崩れやすく、導光部材の厚み方向の一面(第1面11に相当する)から光が漏れ出る可能性が高くなる。 However, in the general light guide member described above, the light that enters from the incident surface of the light guide member is reflected multiple times on both sides of the light guide member in the thickness direction, so that the light is reflected from the incident surface in the light guide member. Light is guided to distant areas. Therefore, as the number of total reflections of light increases, the conditions for total reflection (that is, angle of incidence ≧ critical angle) are likely to collapse, and light from one surface in the thickness direction of the light guide member (corresponding to the first surface 11) is more likely to leak.

特に、本実施形態に係る表示システム300のように、移動体B1に搭載されるヘッドアップディスプレイに、導光部材を含む光学システムを適用する場合、導光部材については、比較的狭い視野角と、大きな光強度と、が要求される。すなわち、ヘッドアップディスプレイでは、光学系320に合わせて導光部材から配光が制御されることが好ましいため、一般的な液晶ディスプレイのバックライト用の導光部材に比較して、狭い視野角が要求される。一般的な導光部材においては、視野角を狭くすることは難しいので、一般的な導光部材をヘッドアップディスプレイに用いた場合、不必要な方向にも光が出射されやすい。 In particular, when an optical system including a light guide member is applied to a head-up display mounted on the moving body B1 like the display system 300 according to the present embodiment, the light guide member has a relatively narrow viewing angle. , high light intensity is required. That is, in a head-up display, it is preferable that the light distribution is controlled from the light guide member in accordance with the optical system 320, so the viewing angle is narrower than that of the light guide member for the backlight of a general liquid crystal display. required. Since it is difficult to narrow the viewing angle with a general light guide member, when a general light guide member is used in a head-up display, light is likely to be emitted in unnecessary directions.

一方、本実施形態に係る光学システム100では、上述のように光制御体2及びプリズム3を備えているので、導光部材1の入射面10に入射する光の大部分は、ダイレクト光路L1を辿ることになる。つまり、本実施形態では、導光部材1の入射面10に入射する光の大部分は、第1面11及び第2面12にて全反射を繰り返すことなく、直接、プリズム3に入射して第2面12から出射することになる。このため、本実施形態では、一般的な導光部材のように、全反射の条件が崩れるということもないので、第1面11から光が漏れ出しにくく、結果として光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、入射面10に入射する光の大部分が平行光であるため、光が広がりにくく、プリズム3で反射して第2面12から出射する光についても、比較的狭い出射角度を維持できる。本実施形態に係る光学システム100では、入射面10に入射する光の大部分について、このように狭い角度で出射しつつ、ダイレクト光路L1を用いることで比較的大きな光強度を実現できる。 On the other hand, since the optical system 100 according to the present embodiment includes the light controller 2 and the prism 3 as described above, most of the light that enters the incident surface 10 of the light guide member 1 follows the direct optical path L1. I will follow it. That is, in this embodiment, most of the light that enters the incident surface 10 of the light guide member 1 directly enters the prism 3 without repeating total reflection at the first surface 11 and the second surface 12. The light will be emitted from the second surface 12. Therefore, in this embodiment, unlike general light guiding members, the conditions for total reflection are not disrupted, so light is less likely to leak from the first surface 11, and as a result, the light extraction efficiency is improved. can be achieved. Furthermore, since most of the light that enters the incident surface 10 is parallel light, the light is difficult to spread, and even for the light that is reflected by the prism 3 and exits from the second surface 12, a relatively narrow exit angle can be maintained. In the optical system 100 according to the present embodiment, a relatively large light intensity can be achieved by using the direct optical path L1 while emitting most of the light incident on the entrance surface 10 at such a narrow angle.

本実施形態では、ダイレクト光路L1で第2面12から出射される光は、入射面10から導光部材1に入射する光の50%以上である。すなわち、導光部材1の入射面10に入射する光の一部は、ダイレクト光路L1を通らないこともあるが、本実施形態では、入射面10に入射する光の大半(半分以上)は、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される。これにより、導光部材1における光の取り出し効率は、少なくとも50%となる。導光部材1における光の取り出し効率は、70%以上であることがより好ましく、更に、80%以上であってもよい。 In this embodiment, the light emitted from the second surface 12 in the direct optical path L1 is 50% or more of the light that enters the light guide member 1 from the entrance surface 10. That is, although some of the light that enters the entrance surface 10 of the light guide member 1 may not pass through the direct optical path L1, in this embodiment, most (more than half) of the light that enters the entrance surface 10, The light is emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1. Thereby, the light extraction efficiency in the light guide member 1 is at least 50%. The light extraction efficiency in the light guide member 1 is more preferably 70% or more, and may further be 80% or more.

このように、導光部材1における光の取り出し効率が向上することで、導光部材1の第1面11側において、反射シート、プリズムシート、反射型偏光性フィルム(DBEF:Dual Brightness Enhancement Film)、フレネルレンズシート等の光学素子が不要になる。つまり、第1面11から光が漏れ出しにくいので、これらの光学素子を導光部材1の第1面11側に配置するまでもなく、十分な光の取り出し効率が実現可能である。 In this way, by improving the light extraction efficiency in the light guide member 1, on the first surface 11 side of the light guide member 1, a reflective sheet, a prism sheet, a reflective polarizing film (DBEF: Dual Brightness Enhancement Film) , optical elements such as Fresnel lens sheets become unnecessary. In other words, since light is difficult to leak from the first surface 11, sufficient light extraction efficiency can be achieved without the need to arrange these optical elements on the first surface 11 side of the light guide member 1.

(2.4)斜め入光
次に、導光部材1の入射面10からの入光(光の入射)に関する構成について、図1A及び図1Bを参照して詳しく説明する。
(2.4) Oblique Light Entry Next, the configuration regarding light entry (light incidence) from the entrance surface 10 of the light guide member 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1A and 1B.

すなわち、本実施形態に係る光学システム100では、図1Aに示すように、入射面10から入射する光の光軸Ax1は、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜している。特に、本実施形態では、導光部材1の入射面10には、光制御体2から平行光が入射するので、この平行光に含まれる光線は、いずれも第1面11に対して傾斜することになる。しかも、本実施形態では、第1面11は平面であって、導光部材1の入射面10に入射した平行光に含まれる光線は、第1面11に対して同一の角度で傾斜する。 That is, in the optical system 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the optical axis Ax1 of the light incident from the entrance surface 10 is such that the distance to the first surface 11 becomes smaller as the distance from the entrance surface 10 increases. , are inclined with respect to the first surface 11. In particular, in this embodiment, parallel light enters the incident surface 10 of the light guide member 1 from the light control body 2, so that all light rays included in this parallel light are inclined with respect to the first surface 11. It turns out. Moreover, in this embodiment, the first surface 11 is a flat surface, and the light rays included in the parallel light incident on the incident surface 10 of the light guide member 1 are inclined at the same angle with respect to the first surface 11.

具体的には、第1面11と第2面12とは、非平行であって、互いに傾斜している。すなわち、上述したように、第2面12は、X-Y平面と平行な平面であるのに対して、第1面11は、X-Y平面に対して平行ではなく、X-Y平面に対して傾斜した平面である。ここで、第1面11は、入射面10から遠ざかるにつれて第2面12に近づくように、X-Y平面に対して傾斜している。要するに、導光部材1は、厚み方向の両面である第1面11及び第2面12が互いに傾斜していることで、その厚みが一定ではなく、ある方向において徐々に薄くなるように厚みが変化する。本実施形態では、第1面11は、Y軸方向において、入射面10から遠ざかるにつれて第2面12に近づくように、第2面12に対して傾斜している。そのため、導光部材1の厚みは、入射面10側の端部が最も大きく、Y軸方向において、入射面10から遠ざかるにつれて、つまり端面13に近づくにつれて、徐々に小さくなる。 Specifically, the first surface 11 and the second surface 12 are non-parallel and inclined to each other. That is, as described above, the second surface 12 is a plane parallel to the XY plane, whereas the first surface 11 is not parallel to the XY plane, but is parallel to the XY plane. It is a plane inclined to the opposite side. Here, the first surface 11 is inclined with respect to the XY plane so that it approaches the second surface 12 as it moves away from the entrance surface 10. In short, in the light guide member 1, the first surface 11 and the second surface 12, which are both surfaces in the thickness direction, are inclined to each other, so that the thickness is not constant, but gradually becomes thinner in a certain direction. Change. In this embodiment, the first surface 11 is inclined with respect to the second surface 12 in the Y-axis direction so that it approaches the second surface 12 as it moves away from the entrance surface 10. Therefore, the thickness of the light guide member 1 is greatest at the end on the side of the incident surface 10, and gradually decreases as it moves away from the incident surface 10, that is, as it approaches the end surface 13 in the Y-axis direction.

一方で、入射面10から入射する光は、光制御体2によって、第2面12と平行な平行光に制御されている。つまり、入射面10から入射する光の光軸Ax1は、第2面12と平行である。したがって、入射面10から入射する光の光軸Ax1は、第1面11に対しては、所定の傾斜角度で傾斜することになり、その傾斜角度は、X-Y平面(第2面12)に対する第1面11の傾斜角度と同一である。 On the other hand, the light that enters from the entrance surface 10 is controlled by the light control body 2 into parallel light that is parallel to the second surface 12 . That is, the optical axis Ax1 of the light entering from the entrance surface 10 is parallel to the second surface 12. Therefore, the optical axis Ax1 of the light incident from the incident surface 10 is inclined at a predetermined inclination angle with respect to the first surface 11, and the inclination angle is The angle of inclination of the first surface 11 is the same as that of the first surface 11.

より詳細には、光制御体2は、図1Aに示すように、光源4と入射面10との間に光の経路L31,L32,L33を形成する経路生成部23を有している。経路生成部23は、入射面10から見て、第1面11に対して傾斜する直線(ここでは光軸Ax1)に沿って延び、かつ光源4と入射面10との間に光の経路L31,L32,L33を形成する。つまり、本実施形態では、上述したように、光制御体2は導光部材1と一体である。 More specifically, as shown in FIG. 1A, the light controller 2 includes a path generating section 23 that forms light paths L31, L32, and L33 between the light source 4 and the entrance surface 10. The path generation unit 23 extends along a straight line (here, the optical axis Ax1) that is inclined with respect to the first surface 11 when viewed from the entrance surface 10, and creates a light path L31 between the light source 4 and the entrance surface 10. , L32, and L33. That is, in this embodiment, the light control body 2 is integrated with the light guide member 1, as described above.

言い換えれば、光制御体2は、導光部材1の入射面10から見ると、第1面11に対して傾斜する光軸Ax1に沿って突出する部分(経路生成部23)を含んでいる。そして、光制御体2は、この経路生成部23にて、光源4と入射面10との間に、光の経路L31,L32,L33を形成する。したがって、光源4からの光は、光制御体2のうちの経路生成部23を通して、第1面11に対して傾斜する光軸Ax1に沿って入射面10に入射する。つまり、光源4からの光は、光制御体2の内部(経路生成部23)を通して、導光部材1の入射面10に入射する。このようにして入射面10から入射する光の光軸Ax1は、第1面11に対しては、所定の傾斜角度で傾斜することになる。 In other words, the light control body 2 includes a portion (path generation portion 23) that protrudes along the optical axis Ax1 that is inclined with respect to the first surface 11 when viewed from the entrance surface 10 of the light guide member 1. The light control body 2 forms light paths L31, L32, and L33 between the light source 4 and the entrance surface 10 in the path generation section 23. Therefore, the light from the light source 4 passes through the path generation section 23 of the light control body 2 and enters the entrance surface 10 along the optical axis Ax1 that is inclined with respect to the first surface 11. That is, the light from the light source 4 passes through the inside of the light control body 2 (the path generation section 23) and enters the incident surface 10 of the light guide member 1. In this way, the optical axis Ax1 of the light incident from the entrance surface 10 is inclined with respect to the first surface 11 at a predetermined angle of inclination.

上述した構成によれば、入射面10から導光部材1に入射する光は、導光部材1の内部を通って、第1面11に対して斜めに入射する。言い換えれば、入射面10から導光部材1に入射する光は、積極的に第1面11に向けて入射する。このとき、第1面11に形成されている複数のプリズム3に光が入射することによって、図1Bに示すように、プリズム3の反射面30にて、第2面12に向けて光が反射される。これにより、入射面10から導光部材1に入射した光は、ダイレクト光路L1を通して、第2面12から出射されることになる。 According to the configuration described above, the light that enters the light guide member 1 from the entrance surface 10 passes through the inside of the light guide member 1 and enters the first surface 11 obliquely. In other words, the light that enters the light guide member 1 from the entrance surface 10 actively enters the first surface 11 . At this time, as the light enters the plurality of prisms 3 formed on the first surface 11, the light is reflected toward the second surface 12 at the reflective surface 30 of the prism 3, as shown in FIG. 1B. be done. Thereby, the light that has entered the light guide member 1 from the entrance surface 10 will be emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1.

このように、入射面10から入射した光は、入射面10から離れるほど、つまり導光部材1の内部を進むにつれて、第1面11に近づくことになり、第1面11(プリズム3を含む)に対して入射しやすい。そのため、入射面10から入射した光の大部分は、導光部材1のうち入射面10と対向する端面13に到達する前に、第1面11に入射しやすくなる。特に、積極的に第1面11に向けて入射することで、導光部材1のY軸方向の寸法を小さくしつつも、入射面10から入射した光の大部分を、ダイレクト光路L1にて第2面12から出射することができる。言い換えれば、端面13から光が漏れ出ることを抑制しながらも、効率的に、第2面12から光を出射することが可能である。結果的に、ダイレクト光路L1を通して第2面12から導光部材1外に出射される光の、入射面10から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 In this way, the light incident from the incident surface 10 approaches the first surface 11 as it moves away from the incident surface 10, that is, as it travels inside the light guide member 1, ). Therefore, most of the light that has entered from the entrance surface 10 is likely to enter the first surface 11 before reaching the end surface 13 of the light guide member 1 that faces the entrance surface 10 . In particular, by actively directing the incident light toward the first surface 11, while reducing the dimension of the light guide member 1 in the Y-axis direction, most of the light incident from the incident surface 10 can be directed to the direct optical path L1. The light can be emitted from the second surface 12. In other words, it is possible to efficiently emit light from the second surface 12 while suppressing light leakage from the end surface 13. As a result, it is easy to increase the proportion of the light emitted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 through the direct optical path L1 to the light incident from the entrance surface 10, and it is possible to improve the light extraction efficiency. .

また、本実施形態では、図1Aに示すように、端面13は、Z軸方向において、傾斜面131と、垂直面132と、に二分されている。言い換えれば、端面13は、傾斜面131と、垂直面132と、を含んでいる。傾斜面131は、Y軸方向における入射面10からの距離が、第1面11側よりも第2面12側で大きくなるように、入射面10に対して傾斜する平面である。一方、垂直面132は、入射面10に対して平行な平面である。ここで、傾斜面131は第2面12に隣接し、垂直面132は第1面11に隣接する。 Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 1A, the end surface 13 is divided into two parts, an inclined surface 131 and a vertical surface 132, in the Z-axis direction. In other words, the end surface 13 includes an inclined surface 131 and a vertical surface 132. The inclined surface 131 is a plane that is inclined with respect to the entrance surface 10 such that the distance from the entrance surface 10 in the Y-axis direction is greater on the second surface 12 side than on the first surface 11 side. On the other hand, the vertical plane 132 is a plane parallel to the entrance plane 10. Here, the inclined surface 131 is adjacent to the second surface 12 and the vertical surface 132 is adjacent to the first surface 11.

端面13が、このような傾斜面131を有することで、入射面10から入射した光の一部が、第1面11に入射せずに、端面13まで到達することがあっても、この光を第2面12から出射することが可能である。すなわち、入射面10から入射した光の一部が、端面13の傾斜面131に入射すると、この光は、傾斜面131にて第2面12に向けて全反射され、第2面12から出射される。その結果、ダイレクト光路L1を通して第2面12から導光部材1外に出射される光に加えて、端面13に達した光までも、第2面12から有効に取り出すことができ、光の取り出し効率の更なる向上を図ることができる。 Because the end surface 13 has such an inclined surface 131, even if some of the light incident from the entrance surface 10 reaches the end surface 13 without entering the first surface 11, this light can be emitted from the second surface 12. That is, when a part of the light incident from the incident surface 10 enters the inclined surface 131 of the end surface 13, this light is totally reflected by the inclined surface 131 toward the second surface 12, and is emitted from the second surface 12. be done. As a result, in addition to the light emitted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 through the direct optical path L1, even the light that has reached the end surface 13 can be effectively extracted from the second surface 12. Further improvement in efficiency can be achieved.

(2.5)形状変換機能
次に、光制御体2における形状変換機能について、図2、及び図8A~図11Bを参照して詳しく説明する。
(2.5) Shape Conversion Function Next, the shape conversion function of the light control body 2 will be explained in detail with reference to FIG. 2 and FIGS. 8A to 11B.

すなわち、本実施形態に係る光学システム100では、図2に示すように、光制御体2は、入射面10に平行な投影面S1に投影される形状を、光源4から出力される光の第1形状F1から、入射面10に入射する光の第2形状F2に変換する形状変換機能を有する。図2においては、光源4から出力される光についての投影面S1に投影される形状(第1形状F1)、及び入射面10に入射する光についての投影面S1に投影される形状(第2形状F2)を、それぞれ吹出し内に模式的に表記している。このように、本実施形態では、光制御体2は、光源4から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能に加えて、投影面S1(ここでは入射面10)への光の投影形状を変換する、形状変換機能を有している。 That is, in the optical system 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. It has a shape conversion function of converting the first shape F1 of light incident on the entrance surface 10 into the second shape F2. In FIG. 2, a shape (first shape F1) projected onto the projection surface S1 for light output from the light source 4, and a shape projected onto the projection surface S1 (second shape F1) for light incident on the incident surface 10 are shown. Shape F2) is schematically depicted in each balloon. In this way, in this embodiment, the light controller 2 has a collimating function that brings the light output from the light source 4 closer to parallel light, and also controls the projection shape of the light onto the projection surface S1 (here, the incident surface 10). It has a shape conversion function.

形状変換機能によれば、光源4から出力される光は、投影面S1への投影形状が、第1形状F1から第2形状F2へと変換されて、入射面10に入射することになる。第2形状F2は、第1形状F1を基に形状変換機能にて変換された形状であって、第1形状F1とは異なる形状である。本実施形態では一例として、図2に示すように、第1形状F1が円形を基調とする形状であるのに対して、第2形状F2は四角形を基調とする形状である。 According to the shape conversion function, the projection shape of the light output from the light source 4 on the projection surface S1 is transformed from the first shape F1 to the second shape F2, and the light is incident on the entrance surface 10. The second shape F2 is a shape converted by the shape conversion function based on the first shape F1, and is a different shape from the first shape F1. In this embodiment, as an example, as shown in FIG. 2, the first shape F1 is a shape based on a circle, whereas the second shape F2 is a shape based on a square.

より詳細には、第2形状F2は、円形を基調とする第1形状F1が、少なくとも1つの角部F21を張り出させることで四角形に近づくように変形された形状である。つまり、第1形状F1を四方に引き伸ばすように拡張した形状が、第2形状F2となる。このような形状変換機能によれば、第1形状F1は、第2形状F2の内接円によって近似される。したがって、第2形状F2の外接円は、第1形状F1の外接円よりも大きい。 More specifically, the second shape F2 is a shape obtained by deforming the first shape F1, which is based on a circle, so as to approximate a quadrangle by protruding at least one corner F21. In other words, the second shape F2 is a shape obtained by expanding the first shape F1 so as to stretch it in all directions. According to such a shape conversion function, the first shape F1 is approximated by the inscribed circle of the second shape F2. Therefore, the circumscribed circle of the second shape F2 is larger than the circumscribed circle of the first shape F1.

言い換えれば、第2形状F2は、第1形状F1を多角形状に近づけるように、第1形状F1に対して少なくとも1つの角部F21を追加した形状である。このような形状変換機能によれば、入射面10に対しては、その投影(照射)領域が、第1形状F1に比べて丸みを抑えた第2形状F2となるような光が入射することになる。よって、入射面10の隅付近に対しても光が入射することで、入射面10の全域に、より均一な光が入射することになる。 In other words, the second shape F2 is a shape in which at least one corner F21 is added to the first shape F1 so that the first shape F1 approaches a polygonal shape. According to such a shape conversion function, light is incident on the incident surface 10 such that its projection (irradiation) area becomes the second shape F2, which is less rounded than the first shape F1. become. Therefore, by allowing the light to enter near the corners of the incident surface 10, more uniform light will be incident over the entire area of the incident surface 10.

本実施形態では、上述したように、光源4及び光制御体2は、それぞれ複数設けられている。そのため、複数の光制御体2が、それぞれ対応する光源4から入射した光について、形状変換機能により、入射面10に入射する光の形状を変換することで、入射面10の全域に、より均一な光が入射することになる。例えば、円形を基調とする第1形状F1の光が入射面10に入射する場合、隣接する2つの光源4から入射面10に入射する光の間には、隙間又は重複部位が生じやすい。これに対して、四角形を基調とする第2形状F2の光が入射面10に入射することで、隣接する2つの光源4から入射面10に入射する光の間においては、隙間又は重複部位が生じにくい。 In this embodiment, as described above, a plurality of light sources 4 and a plurality of light control bodies 2 are provided. Therefore, by using the shape conversion function of the plurality of light controllers 2 to convert the shape of the light incident on the incident surface 10 for the light incident from the corresponding light source 4, the shape of the light incident on the incident surface 10 can be more uniformly distributed over the entire area of the incident surface 10. light will be incident. For example, when light having a first shape F1 based on a circle is incident on the incident surface 10, a gap or an overlapping portion is likely to occur between the lights incident on the incident surface 10 from two adjacent light sources 4. On the other hand, when the light having the second shape F2 based on a rectangle enters the entrance surface 10, there is a gap or an overlapping area between the lights that enter the entrance surface 10 from two adjacent light sources 4. Hard to occur.

上述したような形状変換機能は、例えば、以下に説明する光制御体2の構成によって実現可能である。 The shape conversion function as described above can be realized, for example, by the configuration of the light control body 2 described below.

すなわち、本実施形態では、図8A~図8Cに示すように、光制御体2(光学部材20)は、入射レンズ21を備えている。図8Bは、図8AのB1-B1線断面図である。図8Cは、図8AのC1-C1線断面図である。 That is, in this embodiment, as shown in FIGS. 8A to 8C, the light control body 2 (optical member 20) includes an entrance lens 21. FIG. 8B is a sectional view taken along the line B1-B1 in FIG. 8A. FIG. 8C is a sectional view taken along the line C1-C1 in FIG. 8A.

入射レンズ21は、主入射面211と、副入射面212と、を有している。主入射面211は、光源4と対向するように配置される。副入射面212は、主入射面211の法線L21に向けられている。副入射面212は、主入射面211の周囲の少なくとも一部に位置する。副入射面212は、主入射面211の法線L21に対して、平行であっても(つまり傾斜していなくても)よいし、傾斜していてもよい。 The entrance lens 21 has a main entrance surface 211 and a sub entrance surface 212. The main entrance surface 211 is arranged to face the light source 4 . The sub-incidence surface 212 is oriented toward the normal L21 of the main entrance surface 211. The sub-incidence surface 212 is located on at least a portion of the periphery of the main entrance surface 211 . The sub-incidence surface 212 may be parallel to the normal L21 of the main entrance surface 211 (that is, not inclined) or may be inclined.

ここで、入射レンズ21は、光源4から出力された光を、主入射面211及び副入射面212から内部に取り込む。そのため、光源4からの光の少なくとも一部は、入射レンズ21を通過する際に、主入射面211又は副入射面212に対する光線の入射角に応じて、主入射面211又は副入射面212にて屈折する。このように、光制御体2は、主入射面211又は副入射面212に入射した光の少なくとも一部を屈折させることにより、導光部材1の入射面10に向けて出射する。 Here, the entrance lens 21 takes in the light output from the light source 4 through the main entrance surface 211 and the sub-incident surface 212 . Therefore, at least a part of the light from the light source 4, when passing through the entrance lens 21, hits the main entrance surface 211 or the sub-incidence surface 212 depending on the angle of incidence of the light beam with respect to the main entrance surface 211 or the sub-incidence surface 212. It is refracted. In this manner, the light control body 2 refracts at least a portion of the light that has entered the main entrance surface 211 or the sub-incidence surface 212, thereby emitting the light toward the entrance surface 10 of the light guide member 1.

また、光制御体2は、外周面213を更に備えている。外周面213は、副入射面212から見て、主入射面211の法線L21とは反対側に位置する。外周面213は、副入射面212から光制御体2に入射した光を、導光部材1の入射面10に向けて全反射する。つまり、副入射面212から光制御体2に入射した光の少なくとも一部は、外周面213にて全反射されることで、導光部材1の入射面10に向けて出射される。 Further, the light control body 2 further includes an outer circumferential surface 213. The outer circumferential surface 213 is located on the opposite side to the normal L21 of the main entrance surface 211 when viewed from the sub-incidence surface 212. The outer circumferential surface 213 totally reflects the light that has entered the light control body 2 from the sub-incident surface 212 toward the incident surface 10 of the light guide member 1 . That is, at least a portion of the light that has entered the light control body 2 from the sub-incidence surface 212 is totally reflected by the outer circumferential surface 213 and is emitted toward the incidence surface 10 of the light guide member 1 .

ところで、光制御体2は、光源4との対向面に、複数のレンズ面201~205を有する。ここでいう「対向面」は、対向する面、つまり光制御体2における光源4との対向面は、光制御体2のうち、光源4と向かい合わせとなる面である。本実施形態では一例として、光制御体2における光源4との対向面は、光制御体2のうち入射レンズ21からなる。上述したように、入射レンズ21は、主入射面211と、副入射面212と、を有するところ、本実施形態では一例として、副入射面212が、複数のレンズ面201~205に分割されている。副入射面212は、光制御体2における光源4との対向軸を中心とする周方向において、複数(ここでは5つ)のレンズ面201~205に分割されている。ここでいう「対向軸」は、対向する方向に延びる仮想軸を意味する。つまり、光制御体2における光源4との対向軸は、光制御体2から光制御体2と光源4とが向かい合う方向に沿って延びる仮想軸である。本実施形態では一例として、光制御体2における光源4との対向軸は、主入射面211の法線L21(図2参照)である。 By the way, the light control body 2 has a plurality of lens surfaces 201 to 205 on the surface facing the light source 4. The "opposing surface" here means the opposing surface, that is, the surface of the light control body 2 facing the light source 4, which is the surface of the light control body 2 that faces the light source 4. In this embodiment, as an example, the surface of the light control body 2 facing the light source 4 is made up of the entrance lens 21 of the light control body 2 . As described above, the entrance lens 21 has a main entrance surface 211 and a sub-incident surface 212. In this embodiment, for example, the sub-incident surface 212 is divided into a plurality of lens surfaces 201 to 205. There is. The sub-incidence surface 212 is divided into a plurality of (here, five) lens surfaces 201 to 205 in the circumferential direction centered on the axis of the light control body 2 facing the light source 4. The "opposing axes" herein mean virtual axes extending in opposing directions. That is, the axis of the light control body 2 facing the light source 4 is a virtual axis extending from the light control body 2 along the direction in which the light control body 2 and the light source 4 face each other. In this embodiment, as an example, the axis of the light controller 2 facing the light source 4 is the normal L21 of the main entrance surface 211 (see FIG. 2).

光制御体2における光源4との対向面の、光源4との対向軸に対する傾斜角度は、対向軸を中心とする周方向において異なる。具体的には、光制御体2における光源4との対向面(ここでは入射レンズ21)は、上述したように、複数のレンズ面201~205を含んでいる。そして、複数のレンズ面201~205の、対向軸(ここでは法線L21)に対する傾斜角度は、対向軸を中心とする周方向において一定ではない。具体的には、レンズ面202,204の対向軸に対する傾斜角度は、レンズ面201,203,205の対向軸に対する傾斜角度よりも大きい。言い換えれば、レンズ面202,204は、レンズ面201,203,205に比較すると、法線L21に対する傾きが大きくなるように構成されている。 The angle of inclination of the surface of the light controller 2 facing the light source 4 with respect to the axis facing the light source 4 differs in the circumferential direction around the facing axis. Specifically, the surface of the light control body 2 facing the light source 4 (here, the entrance lens 21) includes a plurality of lens surfaces 201 to 205, as described above. The inclination angles of the plurality of lens surfaces 201 to 205 with respect to the opposing axis (here, the normal L21) are not constant in the circumferential direction around the opposing axis. Specifically, the angle of inclination of the lens surfaces 202, 204 with respect to the opposing axis is greater than the angle of inclination of the lens surfaces 201, 203, 205 with respect to the opposing axis. In other words, the lens surfaces 202 and 204 are configured to have a larger inclination with respect to the normal L21 than the lens surfaces 201, 203, and 205.

また、光制御体2における光源4との対向面は、光源4との対向軸(ここでは法線L21)に直交する一方向において非対称形状を有する。本実施形態は、光制御体2における光源4との対向面である入射レンズ21は、Z軸方向において非対称形状を有している。具体的には、入射レンズ21は、主入射面211から見て、Z軸方向の一方側にのみ副入射面212(レンズ面202,203,204)を有し、Z軸方向の他方側は開放されている。 Further, the surface of the light control body 2 facing the light source 4 has an asymmetrical shape in one direction perpendicular to the axis of facing the light source 4 (here, the normal line L21). In this embodiment, the entrance lens 21, which is the surface of the light control body 2 facing the light source 4, has an asymmetric shape in the Z-axis direction. Specifically, when viewed from the main entrance surface 211, the entrance lens 21 has a sub-incidence surface 212 (lens surfaces 202, 203, 204) only on one side in the Z-axis direction, and the other side in the Z-axis direction has It's open.

以上説明したような構成によれば、光制御体2にて、形状変換機能を実現でき、導光部材1の内部において入射面10から入射した光が届く範囲を、光源4から出力される光の形状である第1形状F1によらずに、制御することが可能である。 According to the configuration described above, the shape conversion function can be realized in the light control body 2, and the range where the light incident from the incident surface 10 reaches inside the light guide member 1 is covered by the light output from the light source 4. It is possible to control without depending on the first shape F1 which is the shape of .

図9A~図11Bは、本実施形態に係る光学システム100の光制御体2と、比較例に係る光制御体2Xと、の比較結果を示す図面である。比較例に係る光制御体2Xは、副入射面212が複数のレンズ面201~205に分割されておらず、1つの連続した曲面からなる。 9A to 11B are drawings showing comparison results between the light control body 2 of the optical system 100 according to the present embodiment and the light control body 2X according to the comparative example. In the light control body 2X according to the comparative example, the sub-incidence surface 212 is not divided into a plurality of lens surfaces 201 to 205, but consists of one continuous curved surface.

図9A~図11Bにおいては、光源4からの光が届く範囲を、網掛領域(ドット)で模式的に表している。ここで網掛領域は、光源4からの光の強度に応じて3段階設定されており、光の強度が大きい箇所ほど濃い網掛を付している。図11Aは、本実施形態に係る光制御体2から導光部材1に光を出射した場合における、導光部材1を厚み方向(Z軸方向)の第1面11側から見たときの第1面11における光の強度分布(厳密には照度分布)を表している。図11Bは、比較例に係る光制御体2Xから導光部材1に光を出射した場合における、導光部材1を厚み方向(Z軸方向)の第1面11側から見たときの第1面11における光の強度分布(厳密には照度分布)を表している。図11A及び図11Bは、いずれも1つの光制御体2,2Xから導光部材1に入射した光についての強度分布(照度分布)を表している。 In FIGS. 9A to 11B, the range where the light from the light source 4 reaches is schematically represented by a shaded area (dot). Here, the shaded areas are set in three levels depending on the intensity of light from the light source 4, and the areas with higher light intensity are shaded darker. FIG. 11A shows the light guide member 1 when viewed from the first surface 11 side in the thickness direction (Z-axis direction) when light is emitted from the light controller 2 to the light guide member 1 according to the present embodiment. It represents the intensity distribution of light (strictly speaking, the illuminance distribution) on one surface 11. FIG. 11B shows the first light guide member 1 when viewed from the first surface 11 side in the thickness direction (Z-axis direction) when light is emitted from the light controller 2X according to the comparative example to the light guide member 1. It represents the intensity distribution (strictly speaking, illuminance distribution) of light on the surface 11. FIGS. 11A and 11B both represent the intensity distribution (illuminance distribution) of light incident on the light guide member 1 from one light control body 2, 2X.

すなわち、本実施形態に係る光制御体2においては、図9A及び図10Aに示すように、光源4から出力される光は入射レンズ21から光制御体2に入射し、光制御体2の内部において比較的広範囲に広がる。特に、光制御体2の形状変換機能によれば、投影面S1(入射面10)への投影形状が、円形を基調とする第1形状F1(図2参照)から四角形を基調とする第2形状F2(図2参照)へと変換される。具体的には、レンズ面202,204に入射した光は、レンズ面201,203,205に入射した光に比較して、主入射面211の法線L21の延長方向の一方から見て、法線L21からより離れた位置に到達する。つまり、レンズ面202,204は、レンズ面201,203,205に比較して対向軸(ここでは法線L21)に対する傾斜角度が大きいため、レンズ面202,204に入射した光線は、法線L21に対する傾斜角度がより大きくなるように屈折する。その結果、副入射面212のうちのレンズ面202,204から入射する光によって、光制御体2の隅まで光が届きやすくなる。 That is, in the light control body 2 according to this embodiment, as shown in FIG. 9A and FIG. It spreads over a relatively wide area. In particular, according to the shape conversion function of the light control body 2, the projected shape on the projection surface S1 (incidence surface 10) changes from a first shape F1 (see FIG. 2) based on a circle to a second shape F1 based on a square. It is converted into shape F2 (see FIG. 2). Specifically, compared to the light incident on the lens surfaces 201, 203, and 205, the light incident on the lens surfaces 202 and 204 has a normal A position further away from line L21 is reached. In other words, since the lens surfaces 202 and 204 have a larger inclination angle with respect to the opposing axis (here, the normal L21) than the lens surfaces 201, 203, and 205, the light rays incident on the lens surfaces 202 and 204 are It is refracted so that the angle of inclination to the As a result, the light entering from the lens surfaces 202 and 204 of the sub-incidence surface 212 can easily reach the corners of the light control body 2.

これに対して、比較例に係る光制御体2Xにおいては、図9B及び図10Bに示すように、光源4から出力される光は入射レンズ21から光制御体2Xに入射し、光制御体2Xの内部において比較的狭い範囲にとどまる。具体的には、副入射面212に入射した光は、主入射面211の法線L21の延長方向の一方から見て、一様に広がることになり、法線L21から一定の範囲内にしか到達しない。その結果、光制御体2Xの隅には光が届きにくく、本実施形態に係る光制御体2に比較すると、主入射面211の法線L21の延長方向の一方から見て、光の届く範囲が狭くなる。 On the other hand, in the light control body 2X according to the comparative example, as shown in FIGS. 9B and 10B, the light output from the light source 4 enters the light control body 2X from the entrance lens 21, and the light control body 2X It remains within a relatively narrow range. Specifically, the light incident on the sub-incidence surface 212 spreads uniformly when viewed from one of the extending directions of the normal line L21 of the main incidence surface 211, and only within a certain range from the normal line L21. not reached. As a result, it is difficult for the light to reach the corners of the light control body 2X, and compared to the light control body 2 according to the present embodiment, the range that the light reaches when viewed from one of the extending directions of the normal line L21 of the main entrance surface 211 is becomes narrower.

そのため、本実施形態に係る光制御体2によれば、図11Aに示すように、入射面10から入射する光は、導光部材1の内部においても比較的広範囲に広がることになる。一方、比較例に係る光制御体2Xによれば、図11Bに示すように、入射面10から入射する光が届く範囲は、導光部材1の内部においても比較的狭い範囲に制限されることになる。より詳細には、本実施形態に係る光制御体2によれば、図11Aに示すように、導光部材1を厚み方向(Z軸方向)の一方から見たときに、略長方形状の領域に光が届く。これに対して、比較例に係る光制御体2Xによれば、図11Bに示すように、導光部材1を厚み方向(Z軸方向)の一方から見たときに、略楕円形状の領域に光が届く。したがって、複数の光制御体2から導光部材1に光が入射した場合に、本実施形態では、比較例に比べて、第1面11の全域に光が届きやすくなり、第2面12の全域から一様に光を取り出しやすくなる。 Therefore, according to the light control body 2 according to this embodiment, the light that enters from the entrance surface 10 spreads over a relatively wide range even inside the light guide member 1, as shown in FIG. 11A. On the other hand, according to the light control body 2X according to the comparative example, as shown in FIG. 11B, the range where the light incident from the entrance surface 10 reaches is limited to a relatively narrow range even inside the light guide member 1. become. More specifically, according to the light control body 2 according to the present embodiment, as shown in FIG. 11A, when the light guide member 1 is viewed from one side in the thickness direction (Z-axis direction), a substantially rectangular region light reaches. On the other hand, according to the light control body 2X according to the comparative example, as shown in FIG. 11B, when the light guide member 1 is viewed from one side in the thickness direction (Z-axis direction), the light control body 2 Light arrives. Therefore, when light enters the light guide member 1 from a plurality of light controllers 2, in this embodiment, compared to the comparative example, the light reaches the entire first surface 11 more easily and the second surface 12 It becomes easier to extract light uniformly from the entire area.

(2.6)非対称形状
次に、光制御体2における非対称形状について、図2、及び図12A~図12Cを参照して詳しく説明する。
(2.6) Asymmetrical Shape Next, the asymmetrical shape of the light control body 2 will be explained in detail with reference to FIG. 2 and FIGS. 12A to 12C.

すなわち、本実施形態に係る光学システム100に光制御体2として用いられる光学部材20は、図2に示すように、入射レンズ21と、出射部22と、を備えている。光学部材20は、光源4から入射レンズ21に入射した光を、出射部22から出射する。入射レンズ21は、主入射面211と、副入射面212と、を有している。主入射面211は、光源4と対向するように配置される。副入射面212は、主入射面211の法線L21に向けられている。副入射面212は、主入射面211の周囲の少なくとも一部に位置する。光源4の光軸Ax2は、主入射面211の法線L21に対して傾斜している。 That is, the optical member 20 used as the light control body 2 in the optical system 100 according to the present embodiment includes an entrance lens 21 and an output section 22, as shown in FIG. The optical member 20 emits the light that has entered the input lens 21 from the light source 4 from the output section 22 . The entrance lens 21 has a main entrance surface 211 and a sub entrance surface 212. The main entrance surface 211 is arranged to face the light source 4 . The sub-incidence surface 212 is oriented toward the normal L21 of the main entrance surface 211. The sub-incidence surface 212 is located on at least a portion of the periphery of the main entrance surface 211 . The optical axis Ax2 of the light source 4 is inclined with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211.

図2の例では、光源4の光軸Ax2は、X軸方向の一方から見て、主入射面211の法線L21に対して、第1面11側に向けて傾斜角度θ2だけ傾斜している。ここにおいて、光源4の光軸Ax2及び主入射面211の法線L21は、いずれもY-Z平面と平行である。ここでいう「Y-Z平面」は、Y軸及びZ軸を含む平面であって、X軸と直交する平面である。言い換えれば、光源4の光軸Ax2及び主入射面211の法線L21は、いずれもX軸と直交する。 In the example of FIG. 2, the optical axis Ax2 of the light source 4 is inclined by an inclination angle θ2 toward the first surface 11 with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211 when viewed from one side in the X-axis direction. There is. Here, the optical axis Ax2 of the light source 4 and the normal L21 to the main entrance surface 211 are both parallel to the YZ plane. The "YZ plane" here is a plane that includes the Y axis and the Z axis, and is perpendicular to the X axis. In other words, the optical axis Ax2 of the light source 4 and the normal L21 to the main entrance surface 211 are both orthogonal to the X-axis.

より詳細には、光源4の光軸Ax2と主入射面211の法線L21とは、光源4の表面(発光面)上で交差する。言い換えれば、光源4は、その発光面の中心点が、主入射面211の法線L21上に位置するように配置される。その上で、光源4は、第1面11側に向けて傾斜角度θ2だけ傾斜した姿勢で保持される。これにより、光学部材20の入射レンズ21に対しては、主入射面211の法線L21に対して非対称な形で、光源4からの光が入射することになる。 More specifically, the optical axis Ax2 of the light source 4 and the normal L21 to the main entrance surface 211 intersect on the surface (light emitting surface) of the light source 4. In other words, the light source 4 is arranged such that the center point of its light emitting surface is located on the normal L21 of the main entrance surface 211. In addition, the light source 4 is held in a posture inclined toward the first surface 11 by an inclination angle θ2. As a result, the light from the light source 4 enters the entrance lens 21 of the optical member 20 in an asymmetric manner with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211.

ところで、光源4は指向性を有しており、光源4から出力される光は、光源4から見た方向に応じて強度が変化する。例えば、光源4から出射される光線の強度のうち最大強度を「100%」とし、光源4から各光線の強度を最大強度に対する百分率で表した場合に、光源4から出射される光には、10%、20%又は30%等、様々な強度の光線が含まれている。以下では、光源4の光軸Ax2上の光線の強度が最大強度、つまり強度100%であって、光軸Ax2に対する角度が大きくなるほど光線の強度は小さくなると仮定する。 By the way, the light source 4 has directivity, and the intensity of the light output from the light source 4 changes depending on the direction seen from the light source 4. For example, if the maximum intensity of the light rays emitted from the light source 4 is "100%" and the intensity of each light ray from the light source 4 is expressed as a percentage of the maximum intensity, the light emitted from the light source 4 will be: Rays of varying intensities are included, such as 10%, 20% or 30%. In the following, it is assumed that the intensity of the light beam on the optical axis Ax2 of the light source 4 is the maximum intensity, that is, the intensity is 100%, and that the intensity of the light beam becomes smaller as the angle with respect to the optical axis Ax2 becomes larger.

入射レンズ21に光源4から入射した光線は、図12Aに示すように、主光線L11と、第1補助光線L12及び第2補助光線L13と、を含む。第1補助光線L12及び第2補助光線L13は、いずれも主光線L11よりも強度が小さい。ここで、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13は、主入射面211の法線L21と直交する方向において、主光線L11、第1補助光線L12、第2補助光線L13の順に並ぶ。第1補助光線L12及び第2補助光線L13は、いずれも主光線L11よりも強度が小さければよく、例えば、主光線L11の強度が90%であれば、第1補助光線L12及び第2補助光線L13の強度はいずれも90%より小さい。第1補助光線L12及び第2補助光線L13の強度は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。 The light beam that has entered the entrance lens 21 from the light source 4 includes a principal ray L11, a first auxiliary ray L12, and a second auxiliary ray L13, as shown in FIG. 12A. The first auxiliary ray L12 and the second auxiliary ray L13 both have lower intensity than the principal ray L11. Here, the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the second auxiliary ray L13 are arranged in the direction orthogonal to the normal L21 of the main entrance surface 211. Line up in order. The first auxiliary ray L12 and the second auxiliary ray L13 only need to have a lower intensity than the principal ray L11. For example, if the intensity of the principal ray L11 is 90%, the first auxiliary ray L12 and the second auxiliary ray L13 The intensities of L13 are all less than 90%. The intensities of the first auxiliary light beam L12 and the second auxiliary light beam L13 may be the same or may be different from each other.

具体的には、これらの光線は、主入射面211の法線L21と直交するZ軸方向において、第1面11側(図12Aの下方)から、主光線L11、第1補助光線L12、第2補助光線L13の順に並ぶ。すなわち、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13は、強度の大きい順に、第1面11側から並ぶことになる。 Specifically, in the Z-axis direction perpendicular to the normal L21 of the main entrance surface 211, these light rays are transmitted from the first surface 11 side (downward in FIG. 12A) to the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the The two auxiliary light beams L13 are arranged in this order. That is, the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the second auxiliary ray L13 are arranged from the first surface 11 side in descending order of intensity.

ここにおいて、本実施形態では、主光線L11の強度は、入射レンズ21に光源4から入射した光線の中で最大強度である。つまり、主光線L11の強度は100%である。これに対して、第1補助光線L12及び第2補助光線L13の強度は、いずれも100%未満である。本実施形態では一例として、第1補助光線L12及び第2補助光線L13の強度は、いずれも70%であると仮定する。つまり、第1補助光線L12及び第2補助光線L13の強度は、同一である。 Here, in this embodiment, the intensity of the chief ray L11 is the maximum intensity among the light rays that entered the entrance lens 21 from the light source 4. That is, the intensity of the chief ray L11 is 100%. In contrast, the intensities of the first auxiliary light beam L12 and the second auxiliary light beam L13 are both less than 100%. In this embodiment, as an example, it is assumed that the intensities of the first auxiliary light ray L12 and the second auxiliary light ray L13 are both 70%. That is, the intensities of the first auxiliary light beam L12 and the second auxiliary light beam L13 are the same.

一方、光源4から出射される光線は、図12Aに示すように、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13に加えて、第3補助光線L14及び第4補助光線L15を含む。第3補助光線L14及び第4補助光線L15は、それぞれ第1補助光線L12及び第2補助光線L13のいずれよりも強度が小さい。第3補助光線L14及び第4補助光線L15の強度は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施形態では一例として、第3補助光線L14及び第4補助光線L15の強度は、いずれも10%であると仮定する。つまり、第3補助光線L14及び第4補助光線L15の強度は、同一である。 On the other hand, as shown in FIG. 12A, the light rays emitted from the light source 4 include a principal ray L11, a first auxiliary ray L12, and a second auxiliary ray L13, as well as a third auxiliary ray L14 and a fourth auxiliary ray L15. . The third auxiliary ray L14 and the fourth auxiliary ray L15 each have a lower intensity than both the first auxiliary ray L12 and the second auxiliary ray L13. The intensities of the third auxiliary light ray L14 and the fourth auxiliary light ray L15 may be the same or different from each other. In this embodiment, as an example, it is assumed that the intensities of the third auxiliary light ray L14 and the fourth auxiliary light ray L15 are both 10%. That is, the intensities of the third auxiliary light beam L14 and the fourth auxiliary light beam L15 are the same.

図12Aの例では、これら第3補助光線L14及び第4補助光線L15は、いずれも光学部材20に入射しない。つまり、第3補助光線L14及び第4補助光線L15は、導光部材1の入射面10に到達しない。ただし、これら第3補助光線L14及び第4補助光線L15は、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13に比べると、強度が十分に小さいため、入射面10に到達しないことによる損失は小さい。 In the example of FIG. 12A, neither the third auxiliary ray L14 nor the fourth auxiliary ray L15 enters the optical member 20. That is, the third auxiliary light ray L14 and the fourth auxiliary light ray L15 do not reach the entrance surface 10 of the light guide member 1. However, the third auxiliary ray L14 and the fourth auxiliary ray L15 have sufficiently low intensity compared to the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the second auxiliary ray L13, so they do not reach the incident surface 10. Losses are small.

さらに、本実施形態では、主光線L11は、副入射面212に入射する。すなわち、入射レンズ21における主入射面211及び副入射面212のうち、副入射面212に主光線L11が入射する。副入射面212に入射した主光線L11は、図12Aに示すように、副入射面212で屈折し、外周面213にて入射面10に向けて全反射される。これにより、主光線L11は、入射面10に向けて出射部22から出射される。 Furthermore, in this embodiment, the chief ray L11 is incident on the sub-incidence surface 212. That is, the principal ray L11 is incident on the sub-incidence surface 212 of the main-incidence surface 211 and the sub-incidence surface 212 of the entrance lens 21. The principal ray L11 that has entered the sub-incidence surface 212 is refracted by the sub-incidence surface 212, and is totally reflected at the outer circumferential surface 213 toward the entrance surface 10, as shown in FIG. 12A. Thereby, the chief ray L11 is emitted from the emitting section 22 toward the incident surface 10.

また、副入射面212は、主入射面211の法線L21に対して非対称形状を有する。本実施形態は、入射レンズ21は、Z軸方向において非対称形状を有している。具体的には、入射レンズ21は、主入射面211から見て、Z軸方向の一方側にのみ副入射面212(レンズ面202,203,204)を有し、Z軸方向の他方側は開放されている。 Further, the sub-incidence surface 212 has an asymmetrical shape with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211. In this embodiment, the entrance lens 21 has an asymmetric shape in the Z-axis direction. Specifically, when viewed from the main entrance surface 211, the entrance lens 21 has a sub-incidence surface 212 (lens surfaces 202, 203, 204) only on one side in the Z-axis direction, and the other side in the Z-axis direction has It's open.

つまり、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13を含む、比較的強度の大きな光線は、光学部材20(光制御体2)のうち、主入射面211の法線L21から見て第1面11側(図12Aの下方)に集中する。そこで、光学部材20(光制御体2)は、このように比較的強度の大きな光線が集中する部分のみに入射レンズ21を集約し、反対側(図12Aの上方)を簡素化した非対称形状を採用することで、Z軸方向における寸法t1を小さく抑えやすい。 In other words, light rays with relatively high intensity including the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the second auxiliary ray L13 are and concentrate on the first surface 11 side (lower side in FIG. 12A). Therefore, the optical member 20 (light control body 2) has an asymmetrical shape in which the input lens 21 is concentrated only in the part where relatively high-intensity light rays are concentrated, and the opposite side (upper part of FIG. 12A) is simplified. By employing this, it is easy to keep the dimension t1 in the Z-axis direction small.

一方、図12Bは、光学部材20Yを備えた比較例としての光学システム100Y、及びそれを備える照明システム200Yを示す。この比較例に係る照明システム200Yでは、光学部材20Yは、Z軸方向において、主入射面211の法線L21に対して対称形状を有する。具体的には、光学部材20Yは、本実施形態に係る光学部材20における、主入射面211の法線L21から見て、第1面11側(図12Aの下方)の構成と対称な構成を、反対側(図12Aの上方)に採用してなる。 On the other hand, FIG. 12B shows an optical system 100Y as a comparative example including an optical member 20Y, and an illumination system 200Y including the optical system 100Y. In the illumination system 200Y according to this comparative example, the optical member 20Y has a symmetrical shape with respect to the normal L21 of the main entrance surface 211 in the Z-axis direction. Specifically, the optical member 20Y has a configuration that is symmetrical to the configuration on the first surface 11 side (lower side in FIG. 12A) when viewed from the normal L21 of the main entrance surface 211 in the optical member 20 according to the present embodiment. , is adopted on the opposite side (upper part of FIG. 12A).

さらに、比較例に係る照明システム200Yでは、光源4は、その光軸Ax2が主入射面211の法線L21上に位置する。つまり、比較例においては、光源4の光軸Ax2は、主入射面211の法線L21と平行である。 Furthermore, in the illumination system 200Y according to the comparative example, the optical axis Ax2 of the light source 4 is located on the normal line L21 of the main entrance surface 211. That is, in the comparative example, the optical axis Ax2 of the light source 4 is parallel to the normal L21 of the main entrance surface 211.

このような比較例においては、図12Bに示すように、主光線L11は、光源4の光軸Ax2上に位置する。また、Z軸方向において、主光線L11の両側には第3補助光線L14及び第4補助光線L15が位置し、その更に両側には、第1補助光線L12及び第2補助光線L13が位置する。結果的に、比較例に係る照明システム200Yでは、主光線L11、第1補助光線L12及び第2補助光線L13を含む、比較的強度の大きな光線は、いずれも導光部材1の入射面10に入射する。ただし、比較例に係る光学部材20Yにおいては、Z軸方向において対称形状を採用するので、Z軸方向の寸法t2は、本実施形態に係る光学部材20の寸法t1よりも大きくなる。 In such a comparative example, the principal ray L11 is located on the optical axis Ax2 of the light source 4, as shown in FIG. 12B. Further, in the Z-axis direction, a third auxiliary ray L14 and a fourth auxiliary ray L15 are located on both sides of the principal ray L11, and a first auxiliary ray L12 and a second auxiliary ray L13 are located further on both sides thereof. As a result, in the illumination system 200Y according to the comparative example, all light rays with relatively high intensity, including the principal ray L11, the first auxiliary ray L12, and the second auxiliary ray L13, reach the incident surface 10 of the light guide member 1. incident. However, since the optical member 20Y according to the comparative example adopts a symmetrical shape in the Z-axis direction, the dimension t2 in the Z-axis direction is larger than the dimension t1 of the optical member 20 according to the present embodiment.

一方、図12Cは、別の光学部材20Zを備えた比較例としての光学システム100Z、及びそれを備える照明システム200Zを示す。この比較例に係る照明システム200Zでは、光学部材20Zは、上記比較例に係る光学部材20YのZ軸方向の両端を除去し、薄型化を図った構成である。この光学部材20ZのZ軸方向の寸法t3は、本実施形態に係る光学部材20の寸法t1と同一である。 On the other hand, FIG. 12C shows an optical system 100Z as a comparative example including another optical member 20Z, and an illumination system 200Z including the same. In the illumination system 200Z according to this comparative example, the optical member 20Z has a configuration in which both ends of the optical member 20Y according to the above comparative example in the Z-axis direction are removed to make the optical member 20Z thinner. The dimension t3 of this optical member 20Z in the Z-axis direction is the same as the dimension t1 of the optical member 20 according to this embodiment.

さらに、比較例に係る照明システム200Zでは、光源4は、その光軸Ax2が主入射面211の法線L21上に位置する。つまり、比較例においては、光源4の光軸Ax2は、主入射面211の法線L21と平行である。 Furthermore, in the illumination system 200Z according to the comparative example, the optical axis Ax2 of the light source 4 is located on the normal line L21 of the main entrance surface 211. That is, in the comparative example, the optical axis Ax2 of the light source 4 is parallel to the normal L21 of the main entrance surface 211.

このような比較例においては、図12Cに示すように、主光線L11は、光源4の光軸Ax2上に位置する。また、Z軸方向において、主光線L11の両側には第3補助光線L14及び第4補助光線L15が位置する。ただし、第1補助光線L12及び第2補助光線L13については、光学部材20Zから漏れ出すことになり、導光部材1の入射面10に入射しない。結果的に、比較例に係る照明システム200Zでは、第1補助光線L12及び第2補助光線L13を含む、比較的強度の大きな光線が、導光部材1の入射面10に入射せず、光の取り出し効率が本実施形態に比べて著しく低くなる。 In such a comparative example, the chief ray L11 is located on the optical axis Ax2 of the light source 4, as shown in FIG. 12C. Further, in the Z-axis direction, a third auxiliary ray L14 and a fourth auxiliary ray L15 are located on both sides of the principal ray L11. However, the first auxiliary ray L12 and the second auxiliary ray L13 leak from the optical member 20Z and do not enter the incident surface 10 of the light guide member 1. As a result, in the illumination system 200Z according to the comparative example, light rays with relatively high intensity, including the first auxiliary light ray L12 and the second auxiliary light ray L13, do not enter the entrance surface 10 of the light guide member 1, and the light The extraction efficiency is significantly lower than in this embodiment.

以上説明したように、本実施形態に係る光学部材20では、図12B及び図12Cの比較例と比較して、小型化を図りながらも、光学部材20における光の取り込み効率の向上を図ることができる。 As explained above, in the optical member 20 according to the present embodiment, it is possible to improve the light intake efficiency in the optical member 20 while reducing the size compared to the comparative examples shown in FIGS. 12B and 12C. can.

(2.7)配光制御部
次に、配光制御部14について、図3を参照して詳しく説明する。
(2.7) Light Distribution Control Unit Next, the light distribution control unit 14 will be described in detail with reference to FIG. 3.

すなわち、本実施形態では、第1面11と第2面12との少なくとも一方は、配光制御部14を有している。配光制御部14は、出射面である第2面12から取り出される光の配光を制御する。本実施形態では一例として、配光制御部14は、第2面12に設けられている。さらに、本実施形態では、配光制御部14は、導光部材1と一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材1と配光制御部14とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。 That is, in this embodiment, at least one of the first surface 11 and the second surface 12 includes the light distribution control section 14. The light distribution control unit 14 controls the light distribution of light extracted from the second surface 12, which is the output surface. In this embodiment, as an example, the light distribution control section 14 is provided on the second surface 12. Furthermore, in this embodiment, the light distribution control section 14 is integrated with the light guide member 1 as an integrally molded product. That is, in this embodiment, the light guide member 1 and the light distribution control section 14 are integrally molded and are inseparable from each other.

要するに、本実施形態では、導光部材1は、入射面10から導光部材1内に入射した光を、導光部材1の内部においてはプリズム3での1回の反射のみで第2面12から出射させるようなダイレクト光路L1を含んでいる。そのため、第1面11及び第2面12の形状は導光部材1の内部での光の導光には寄与しておらず、第1面11又は第2面12に配光制御部14を設けても、導光部材1における導光性能が劣化しにくい。 In short, in this embodiment, the light guide member 1 allows the light that enters the light guide member 1 from the incident surface 10 to pass through the second surface 12 with only one reflection at the prism 3 inside the light guide member 1. It includes a direct optical path L1 that allows the light to be emitted from the light source. Therefore, the shapes of the first surface 11 and the second surface 12 do not contribute to the light guide inside the light guide member 1, and the light distribution control section 14 is not provided on the first surface 11 or the second surface 12. Even if provided, the light guide performance of the light guide member 1 is unlikely to deteriorate.

具体的には、本実施形態における配光制御部14は、レンズを含んでいる。つまり、配光制御部14は、光を屈折させて発散又は集束させるための光学素子としてのレンズの機能を有している。これにより、配光制御部14では、出射面である第2面12から取り出される光を屈折させて発散又は集束させることにより、その配光を制御することができる。 Specifically, the light distribution control section 14 in this embodiment includes a lens. In other words, the light distribution control unit 14 has a lens function as an optical element that refracts and diverges or converges light. Thereby, the light distribution control unit 14 can control the light distribution by refracting and diverging or converging the light extracted from the second surface 12, which is the output surface.

より詳細には、配光制御部14は、複数の小レンズ141の群からなるマルチレンズを含んでいる。本実施形態では、複数の小レンズ141の各々は、半円柱状に形成されている。このような複数の小レンズ141は、X軸方向に並べて配置されている。ここでは、複数の小レンズ141は、第2面12の全域に隙間なく形成されている。このような形状の複数の小レンズ141の群からなるマルチレンズは、いわゆるシリンドリカルレンズを構成する。 More specifically, the light distribution control unit 14 includes a multi-lens consisting of a group of a plurality of small lenses 141. In this embodiment, each of the plurality of small lenses 141 is formed in a semi-cylindrical shape. Such a plurality of small lenses 141 are arranged side by side in the X-axis direction. Here, the plurality of small lenses 141 are formed over the entire second surface 12 without gaps. A multi-lens made up of a group of a plurality of small lenses 141 having such a shape constitutes a so-called cylindrical lens.

(3)変形例
実施形態1は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。実施形態1において説明した各図は模式的な図であり、図中の構成要素の大きさ及び厚みの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(3) Modifications Embodiment 1 is only one of various embodiments of the present disclosure. Embodiment 1 can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the objective of the present disclosure can be achieved. Each of the figures described in the first embodiment is a schematic diagram, and the size and thickness ratios of the constituent elements in the figures do not necessarily reflect the actual size ratios.

以下、実施形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、実施形態1と適宜組み合わせて適用可能である。 Modifications of the first embodiment will be listed below. The modified examples described below can be applied in combination with the first embodiment as appropriate.

(3.1)第1変形例
第1変形例に係る光学システム100Aは、図13A~図13Cに示すように、プリズム3Aの反射面30の第1面11に対する傾斜角度θ3が、実施形態1に係る光学システム100と相違する。
(3.1) First Modification In the optical system 100A according to the first modification, as shown in FIGS. 13A to 13C, the inclination angle θ3 of the reflective surface 30 of the prism 3A with respect to the first surface 11 is different from that of the first embodiment. This is different from the optical system 100 according to .

すなわち、図13Bに示すように、プリズム3Aの反射面30の第1面11に対する傾斜角度θ3は、入射面10から入射した光を、ダイレクト光路L1で第2面12に向けて全反射するときの最大角度よりも小さい。言い換えれば、本変形例におけるプリズム3Aの反射面30の傾斜角度θ3は、実施形態1におけるプリズム3の反射面30の傾斜角度θ1(図1B参照)よりも小さい。これにより、反射面30に入射する光の入射角θ4が多少ばらつく場合でも、入射角θ4が臨界角を下回りにくくなる。つまり、反射面30に入射する光の入射角θ4が多少ばらつく場合でも、反射面30に入射する光は反射面30で全反射されやすくなる。結果的に、反射面30を透過して導光部材1から漏れ出る光を低減でき、光の取り出し効率の向上につながる。 That is, as shown in FIG. 13B, the inclination angle θ3 of the reflective surface 30 of the prism 3A with respect to the first surface 11 is such that when the light incident from the incident surface 10 is totally reflected toward the second surface 12 on the direct optical path L1. less than the maximum angle of In other words, the inclination angle θ3 of the reflective surface 30 of the prism 3A in this modification is smaller than the inclination angle θ1 of the reflective surface 30 of the prism 3 in the first embodiment (see FIG. 1B). This makes it difficult for the incident angle θ4 to fall below the critical angle even if the incident angle θ4 of light incident on the reflective surface 30 varies somewhat. In other words, even if the incident angle θ4 of light incident on the reflective surface 30 varies somewhat, the light incident on the reflective surface 30 is likely to be totally reflected by the reflective surface 30. As a result, the amount of light that passes through the reflective surface 30 and leaks from the light guide member 1 can be reduced, leading to an improvement in light extraction efficiency.

ただし、本変形例においては、ダイレクト光路L1で第2面12に入射される光線は、Z軸に対して傾斜した光路を辿ることになる。その結果、図13Aに示すように、第2面12から出射される光は、第2面12に直交する方向(Z軸方向)ではなく、第2面12の法線に対して斜めに出射されることになる。 However, in this modification, the light beam that enters the second surface 12 on the direct optical path L1 follows an optical path that is inclined with respect to the Z axis. As a result, as shown in FIG. 13A, the light emitted from the second surface 12 is emitted not in a direction perpendicular to the second surface 12 (Z-axis direction) but obliquely with respect to the normal to the second surface 12. will be done.

そこで、図13Cに示すように、第2面12Aの法線L22は、ダイレクト光路L1で第2面12Aに入射する光の光軸に対して傾斜していてもよい。図13Cの例では、第2面12Aは、X-Y平面に対して平行ではなく、X-Y平面に対して角度θ5だけ傾斜した平面である。ここで、第2面12Aは、入射面10から遠ざかるにつれて第1面11に近づくように、X-Y平面に対して傾斜している。これにより、第2面12Aの法線L22は、ダイレクト光路L1で第2面12Aに入射する光の光軸に対して傾斜する。そのため、ダイレクト光路L1で第2面12Aに入射する光線は、第2面12Aにて屈折し、X-Y平面と直交する方向に出射される。つまり、第2面12Aに対して、入射角θ6で入射する光は、第2面12Aから出射角θ7(>θ6)で出射される。 Therefore, as shown in FIG. 13C, the normal L22 to the second surface 12A may be inclined with respect to the optical axis of the light that enters the second surface 12A on the direct optical path L1. In the example of FIG. 13C, the second surface 12A is not parallel to the XY plane, but is a plane inclined at an angle θ5 with respect to the XY plane. Here, the second surface 12A is inclined with respect to the XY plane so that it approaches the first surface 11 as it moves away from the entrance surface 10. Thereby, the normal L22 of the second surface 12A is inclined with respect to the optical axis of the light that enters the second surface 12A on the direct optical path L1. Therefore, the light beam incident on the second surface 12A on the direct optical path L1 is refracted at the second surface 12A and emitted in a direction perpendicular to the XY plane. That is, light that enters the second surface 12A at an incident angle θ6 is emitted from the second surface 12A at an exit angle θ7 (>θ6).

(3.2)第2変形例
第2変形例に係る光学システム100Bは、図14A及び図14Bに示すように、光制御体2Bの全体が導光部材1に対して傾斜している点で、実施形態1に係る光学システム100と相違する。
(3.2) Second Modification The optical system 100B according to the second modification has the point that the entire light control body 2B is inclined with respect to the light guide member 1, as shown in FIGS. 14A and 14B. , is different from the optical system 100 according to the first embodiment.

すなわち、「(2.4)斜め入光」の欄で説明した構成を実現するためには、導光部材1の入射面10から入射する光の光軸Ax1が、入射面10から離れるほど第1面11までの距離が小さくなるように、第1面11に対して傾斜していればよい。本変形例によれば、光制御体2Bの厚み方向(Z軸方向)の両面が、導光部材1に対して傾斜することで、光制御体2Bの全体が導光部材1に対して傾斜する。このような構成であっても、ダイレクト光路L1を通して第2面12から導光部材1外に出射される光の、入射面10から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 That is, in order to realize the configuration described in the section "(2.4) Oblique light incidence", the optical axis Ax1 of the light incident from the incident surface 10 of the light guide member 1 is It suffices if it is inclined with respect to the first surface 11 so that the distance to the first surface 11 is small. According to this modification, both sides of the light control body 2B in the thickness direction (Z-axis direction) are tilted with respect to the light guide member 1, so that the entire light control body 2B is tilted with respect to the light guide member 1. do. Even with such a configuration, it is easy to increase the proportion of the light emitted from the second surface 12 to the outside of the light guide member 1 through the direct optical path L1 to the light incident from the entrance surface 10, and the light extraction efficiency is improved. can be achieved.

特に、本変形例では、図14Bに示すように、導光部材1の入射面10から入射する光の光軸Ax1が、第1面11に対してだけでなく、第2面12に対しても傾斜する。ここでは、光軸Ax1は、入射面10から離れるほど第2面12までの距離が大きくなるように、第2面12に対して傾斜している。このように第2面12に対して光軸Ax1が傾斜していれば、図14Bに示すように、入射面10に入射する光が端面13により到達しにくくなる。その結果、端面13から光が漏れ出ることを抑制しながらも、効率的に、第2面12から光を出射しやすくなる。 In particular, in this modification, as shown in FIG. 14B, the optical axis Ax1 of the light incident from the incident surface 10 of the light guide member 1 is not only directed toward the first surface 11 but also relative to the second surface 12. It also slopes. Here, the optical axis Ax1 is inclined with respect to the second surface 12 such that the distance to the second surface 12 increases as the distance from the entrance surface 10 increases. If the optical axis Ax1 is inclined with respect to the second surface 12 in this way, as shown in FIG. 14B, it becomes more difficult for the light incident on the entrance surface 10 to reach the end surface 13. As a result, light can be efficiently emitted from the second surface 12 while suppressing light leakage from the end surface 13.

また、本変形例では、図14Bに示すように、第2面12から出射される光は、第2面12に直交する方向(Z軸方向)ではなく、第2面12の法線に対して斜めに出射される。すなわち、本変形例であっても、図13Aに示した第1変形例と同様に、ダイレクト光路L1で第2面12に入射される光線は、Z軸に対して傾斜した光路を辿ることになるため、第2面12に対しては斜めに入射する。 Furthermore, in this modification, as shown in FIG. 14B, the light emitted from the second surface 12 is not directed in a direction perpendicular to the second surface 12 (Z-axis direction) but in a direction normal to the second surface 12. The beam is emitted diagonally. That is, even in this modification, as in the first modification shown in FIG. 13A, the light beam incident on the second surface 12 on the direct optical path L1 follows an optical path inclined with respect to the Z axis. Therefore, the light enters the second surface 12 obliquely.

このように、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される光は、第2面12に直交する方向に出射される構成に限らず、第2面12の法線に対して、適当な角度で傾斜していてもよい。さらには、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される光の向きは、第2面12の全域において均一であってもよいし、均一でなくてもよい。第2面12から出射される光の向きが、第2面12の全域で均一でない場合には、第2面12における部位ごとに、異なる向きに光が出射されることになる。 In this way, the light emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1 is not limited to the configuration in which the light is emitted in the direction perpendicular to the second surface 12, but can be emitted at an appropriate angle with respect to the normal to the second surface 12. It may be inclined. Furthermore, the direction of the light emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1 may or may not be uniform over the entire second surface 12. If the direction of the light emitted from the second surface 12 is not uniform over the entire second surface 12, the light will be emitted in different directions for different parts of the second surface 12.

特に、移動体B1に搭載されるヘッドアップディスプレイに、導光部材1を含む光学システム100Bを適用する場合、上述したように、光学系320に合わせて導光部材1からの配光が制御されることが好ましい。言い換えれば、光学系320に合わせて、光学系320に入射する範囲には、光学システム100Bから出射される光を広げることが好ましい。すなわち、光学系320に合わせて、導光部材1の出射面である第2面12における各部位においては、出射される光の視野角が狭い、つまり指向性が高いことが好ましい。その一方で、導光部材1の出射面である第2面12における部位ごとに、光学系320に合わせて、出射される光の向きが異なっていることが好ましい。 In particular, when applying the optical system 100B including the light guide member 1 to a head-up display mounted on the moving body B1, the light distribution from the light guide member 1 is controlled according to the optical system 320, as described above. It is preferable that In other words, it is preferable to spread the light emitted from the optical system 100B to the range where it enters the optical system 320 in accordance with the optical system 320. That is, in accordance with the optical system 320, it is preferable that the viewing angle of the emitted light is narrow, that is, the directivity is high, at each location on the second surface 12, which is the emitting surface of the light guide member 1. On the other hand, it is preferable that the direction of the emitted light differs depending on the optical system 320 for each part on the second surface 12, which is the emitting surface of the light guide member 1.

ただし、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される光が第2面12の法線に対して傾斜するのは、光軸Ax1が第2面12に対して傾斜している構成を前提とする訳ではない。つまり、実施形態1のように光軸Ax1が第2面12と平行な場合において、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される光は、第2面12の法線に対して適当な角度で傾斜してもよい。反対に、光軸Ax1が第2面12に対して傾斜している構成において、ダイレクト光路L1を通して第2面12から出射される光は、第2面12に直交する方向に出射されてもよい。 However, the reason why the light emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1 is inclined with respect to the normal line of the second surface 12 is based on the premise that the optical axis Ax1 is inclined with respect to the second surface 12. Not that I will. In other words, when the optical axis Ax1 is parallel to the second surface 12 as in the first embodiment, the light emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1 is at an appropriate angle with respect to the normal to the second surface 12. It may be tilted. Conversely, in a configuration in which the optical axis Ax1 is inclined with respect to the second surface 12, the light emitted from the second surface 12 through the direct optical path L1 may be emitted in a direction perpendicular to the second surface 12. .

(3.3)第3変形例
第3変形例に係る光制御体2Cは、図15に示すように、厚み方向(Z軸方向)において対称形状を有している点で、実施形態1に係る光学システム100と相違する。
(3.3) Third Modified Example As shown in FIG. 15, the light control body 2C according to the third modified example differs from the first embodiment in that it has a symmetrical shape in the thickness direction (Z-axis direction). This is different from the optical system 100.

すなわち、本変形例では、光制御体2Cにおける光源4との対向面は、光源4との対向軸(ここでは主入射面211の法線L21)に直交する一方向(Z軸方向)において対称形状を有している。つまり、光制御体2Cにおける光源4との対向面である入射レンズ21は、対称形状を有している。具体的には、入射レンズ21は、主入射面211の全周に副入射面212を有している。副入射面212は、複数(ここでは8つ)のレンズ面201~208に分割されている。 That is, in this modification, the surface of the light controller 2C facing the light source 4 is symmetrical in one direction (Z-axis direction) perpendicular to the axis facing the light source 4 (here, the normal L21 of the main entrance surface 211). It has a shape. That is, the entrance lens 21, which is the surface of the light control body 2C facing the light source 4, has a symmetrical shape. Specifically, the entrance lens 21 has a sub-incidence surface 212 around the entire circumference of a main entrance surface 211 . The sub-incidence surface 212 is divided into a plurality of (eight in this case) lens surfaces 201 to 208.

(3.4)第4変形例
第4変形例に係る光学システム100を用いた照明システム200は、図16A及び図16Bに示すように、照明システム200が表示器5と平行に配置されている点で、実施形態1に係る照明システム200と相違する。
(3.4) Fourth Modification In the illumination system 200 using the optical system 100 according to the fourth modification, the illumination system 200 is arranged parallel to the display 5, as shown in FIGS. 16A and 16B. This is different from the lighting system 200 according to the first embodiment.

すなわち、本変形例では、照明システム200の出射面となる導光部材1の第2面12は、表示器5の背面と平行に配置されている。ただし、このような配置であれば、第2面12が水平面に対して傾斜するため、第2面12から真っ直ぐ出射される光は、図16Aに示すように、画像表示部310から斜め上方に出射されることになる。そこで、図16Bに示すように、第2面12に設けられた配光制御部14の形状を変更し、配光制御部14にて、第2面12から出射される光の配光を制御することが好ましい。つまり、図16Bに示すような配光制御部14によれば、第2面12から出射される光は、画像表示部310から上方に出射されることになる。 That is, in this modification, the second surface 12 of the light guide member 1, which is the output surface of the illumination system 200, is arranged parallel to the back surface of the display 5. However, in this arrangement, since the second surface 12 is inclined with respect to the horizontal plane, the light emitted straight from the second surface 12 is directed diagonally upward from the image display section 310, as shown in FIG. 16A. It will be emitted. Therefore, as shown in FIG. 16B, the shape of the light distribution control section 14 provided on the second surface 12 is changed, and the light distribution control section 14 controls the light distribution of the light emitted from the second surface 12. It is preferable to do so. That is, according to the light distribution control section 14 as shown in FIG. 16B, the light emitted from the second surface 12 is emitted upward from the image display section 310.

(3.5)第5変形例
第5変形例に係る光学システム100は、図17A及び図17Bに示すように、配光制御部14A(又は14B)の構成が、実施形態1に係る光学システム100と相違する。
(3.5) Fifth Modification In the optical system 100 according to the fifth modification, as shown in FIGS. 17A and 17B, the configuration of the light distribution control section 14A (or 14B) is different from that of the optical system 100 according to the first embodiment. Different from 100.

図17Aの例では、配光制御部14Aは、レンズアレイを含んでいる。ここでいうレンズアレイは、複数の小レンズの群からなるマルチレンズの一種である。配光制御部14Aでは、第2面12の縦方向(Y軸方向)及び横方向(X軸方向)に小レンズが複数ずつ並ぶように、複数の小レンズがマトリクス状に配置されている。複数の小レンズの各々は、凸レンズであってもよいし、凹レンズであってもよい。 In the example of FIG. 17A, the light distribution control unit 14A includes a lens array. The lens array referred to here is a type of multi-lens consisting of a group of multiple small lenses. In the light distribution control unit 14A, a plurality of small lenses are arranged in a matrix so that a plurality of small lenses are lined up in the vertical direction (Y-axis direction) and the horizontal direction (X-axis direction) of the second surface 12. Each of the plurality of small lenses may be a convex lens or a concave lens.

図17Bの例では、配光制御部14Bは、フレネルレンズを含んでいる。ここでいうフレネルレンズは、単一のレンズを同心円状の領域に分割することで、レンズにおける突出量(又は凹み量)を小さく抑えたレンズである。ここでは一例として、配光制御部14Bは、凸レンズを、第2面12の中心周りの同心円状の領域に分割してなるフレネルレンズである。 In the example of FIG. 17B, the light distribution control unit 14B includes a Fresnel lens. The Fresnel lens referred to here is a lens in which the amount of protrusion (or amount of recess) in the lens is kept small by dividing a single lens into concentric areas. Here, as an example, the light distribution control unit 14B is a Fresnel lens formed by dividing a convex lens into concentric areas around the center of the second surface 12.

(3.6)第6変形例
第6変形例に係る光学システム100は、図18A~図20Bに示すように、プリズム3B,3C,3D,3E,3F,3Gの形状が、実施形態1に係る光学システム100と相違する。
(3.6) Sixth Modification In the optical system 100 according to the sixth modification, as shown in FIGS. 18A to 20B, the shapes of the prisms 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, and 3G are the same as in the first embodiment. This is different from the optical system 100.

図18Aの例では、複数のプリズム3Bは、Z軸方向の一方から見て、円弧に沿って並ぶように配置されている。ここでは、複数のプリズム3Bは、入射面10とは反対側に凸となるような円弧状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム3Bは、第1面11及び第2面12が並ぶ方向(Z軸方向)から見て、入射面10に対して傾斜している。 In the example of FIG. 18A, the plurality of prisms 3B are arranged along an arc when viewed from one side in the Z-axis direction. Here, the plurality of prisms 3B are arranged in an arc shape convex on the side opposite to the entrance surface 10. That is, in this modification, at least some of the prisms 3B are inclined with respect to the entrance surface 10 when viewed from the direction in which the first surface 11 and the second surface 12 are lined up (Z-axis direction).

図18Bの例では、偶数列に含まれる複数のプリズム3Cと、奇数列に含まれる複数のプリズム3Cとは、各々の長手方向(X軸方向)の端部同士が、Y軸方向において重複しないような位置に、配置されている。このような配置によれば、入射面10から見て、複数のプリズム3Cは、X軸方向に僅かな隙間を空けて並ぶことになる。このように配置された複数のプリズム3Cにおいても、図18Aの例と同様に、Z軸方向の一方から見て、円弧に沿って並ぶように配置されてもよい。 In the example of FIG. 18B, the ends of the plurality of prisms 3C included in the even-numbered rows and the plurality of prisms 3C included in the odd-numbered rows in the longitudinal direction (X-axis direction) do not overlap in the Y-axis direction. It is placed in such a position. According to such an arrangement, when viewed from the entrance surface 10, the plurality of prisms 3C are lined up with a slight gap in the X-axis direction. The plurality of prisms 3C arranged in this manner may also be arranged so as to line up along an arc when viewed from one side in the Z-axis direction, similarly to the example of FIG. 18A.

図19Aの例では、複数のプリズム3Dは、それぞれZ軸方向の一方から見て、X軸に平行な直線状に形成されている。図19Aの例では、複数のプリズム3Dは、導光部材1の第1面11において、Y軸方向に間隔を空けて並ぶように形成されている。つまり、図19Aの例では、プリズム3Dは、入射面10に光が入射する方向(Y軸方向)において複数並ぶように設けられている。 In the example of FIG. 19A, each of the plurality of prisms 3D is formed in a straight line parallel to the X-axis when viewed from one side in the Z-axis direction. In the example of FIG. 19A, the plurality of prisms 3D are formed on the first surface 11 of the light guide member 1 so as to be spaced apart from each other in the Y-axis direction. That is, in the example of FIG. 19A, a plurality of prisms 3D are provided so as to be lined up in the direction in which light enters the entrance surface 10 (Y-axis direction).

図19Bの例では、複数のプリズム3Eは、それぞれZ軸方向の一方から見て、円弧状に延びる曲線状に形成されている。ここでは、プリズム3Eは、入射面10とは反対側に凸となるような円弧状に形成されている。図19Bの例では、複数のプリズム3Eは、導光部材1の第1面11において、Y軸方向に間隔を空けて並ぶように形成されている。つまり、図19Bの例では、プリズム3Eは、入射面10に光が入射する方向(Y軸方向)において複数並ぶように設けられている。 In the example of FIG. 19B, each of the plurality of prisms 3E is formed in a curved shape extending in an arc shape when viewed from one side in the Z-axis direction. Here, the prism 3E is formed in an arcuate shape convex on the side opposite to the entrance surface 10. In the example of FIG. 19B, the plurality of prisms 3E are formed on the first surface 11 of the light guide member 1 so as to be spaced apart from each other in the Y-axis direction. That is, in the example of FIG. 19B, a plurality of prisms 3E are provided so as to be lined up in the direction in which light enters the entrance surface 10 (Y-axis direction).

図20Aの例では、偶数列に含まれる複数のプリズム3Fと、奇数列に含まれる複数のプリズム3Fとは、各々の長手方向(X軸方向)の端部同士が、Y軸方向において重複しないような位置に、配置されている。その上で、複数のプリズム3Fは、Z軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶように配置されている。ここでいう「自由曲線」は、例えば、C字状、U字状、J字状又はS字状等、種々の自由曲線を含む。ここでは、複数のプリズム3Fは、入射面10とは反対側に凸となるような自由曲線状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム3Fは、第1面11及び第2面12が並ぶ方向(Z軸方向)から見て、入射面10に対して傾斜している。 In the example of FIG. 20A, the ends of the plurality of prisms 3F included in the even-numbered columns and the plurality of prisms 3F included in the odd-numbered columns in the longitudinal direction (X-axis direction) do not overlap in the Y-axis direction. It is placed in such a position. Moreover, the plurality of prisms 3F are arranged in a free curved line when viewed from one side in the Z-axis direction. The "free curve" here includes various free curves such as a C-shape, a U-shape, a J-shape, or an S-shape. Here, the plurality of prisms 3F are arranged in a free curve shape convex on the side opposite to the entrance surface 10. That is, in this modification, at least some of the prisms 3F are inclined with respect to the entrance surface 10 when viewed from the direction in which the first surface 11 and the second surface 12 are lined up (Z-axis direction).

図20Bの例でも、図20Aの例と同様に、複数のプリズム3Gは、Z軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶように配置されている。ここでは、複数のプリズム3Gは、入射面10側に凸となるような自由曲線状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム3Gは、第1面11及び第2面12が並ぶ方向(Z軸方向)から見て、入射面10に対して傾斜している。 In the example of FIG. 20B as well, similarly to the example of FIG. 20A, the plurality of prisms 3G are arranged in a free curved line when viewed from one side in the Z-axis direction. Here, the plurality of prisms 3G are arranged in a free curve shape convex toward the entrance surface 10 side. That is, in this modification, at least some of the prisms 3G are inclined with respect to the entrance surface 10 when viewed from the direction in which the first surface 11 and the second surface 12 are lined up (Z-axis direction).

ところで、光学システムにおいて狭い視野角を実現するためには、第2面12から出射する光の光路は、極力、第2面12に対して垂直であるのが好ましい。ここで、光源4が出射する光は、光制御体2により広がり角を狭められている。しかしながら、X-Y平面において、入射面10に入射する光の全てが入射面10に対して垂直な光路を辿るわけでなく、一部の光はX軸方向に広がる光路を辿る。したがって、プリズム3がX軸に平行な直線状である場合、入射面10に入射した光の一部は、X-Y平面においてプリズム3の反射面30に対して斜めに入射することになる。この場合、プリズム3の反射面30にて全反射した光は、第2面12に対して垂直な光路ではなく、第2面12に対して角度を持った光路を辿るため、狭い視野角を実現しにくくなる可能性がある。 By the way, in order to realize a narrow viewing angle in the optical system, it is preferable that the optical path of the light emitted from the second surface 12 be as perpendicular to the second surface 12 as possible. Here, the light emitted from the light source 4 has a spread angle narrowed by the light control body 2. However, in the XY plane, not all of the light incident on the entrance surface 10 follows an optical path perpendicular to the entrance surface 10, and some light follows an optical path that spreads in the X-axis direction. Therefore, if the prism 3 is linear parallel to the X-axis, a portion of the light incident on the incident surface 10 will be obliquely incident on the reflective surface 30 of the prism 3 in the XY plane. In this case, the light totally reflected by the reflective surface 30 of the prism 3 follows an optical path at an angle to the second surface 12, rather than an optical path perpendicular to the second surface 12, resulting in a narrow viewing angle. This may become difficult to achieve.

一方、図18A、図19B、図20A及び図20Bに示す変形例では、プリズム3B,3E,3F,3Gの少なくとも一部は、Z軸方向から見て入射面10に対して傾斜している。つまり、本変形例では、入射面10に入射した光は、X-Y平面においてプリズム3B,3E,3F,3Gの反射面30に対して垂直に入射しやすくなる。このため、これらの変形例では、プリズム3B,3E,3F,3Gの反射面30にて全反射した光は、第2面12に対して垂直な光路を辿りやすく、結果として狭い視野角を実現しやすい、という利点がある。 On the other hand, in the modified examples shown in FIGS. 18A, 19B, 20A, and 20B, at least some of the prisms 3B, 3E, 3F, and 3G are inclined with respect to the entrance surface 10 when viewed from the Z-axis direction. That is, in this modification, the light incident on the entrance surface 10 tends to be incident perpendicularly to the reflective surfaces 30 of the prisms 3B, 3E, 3F, and 3G in the XY plane. Therefore, in these modified examples, the light totally reflected by the reflective surfaces 30 of the prisms 3B, 3E, 3F, and 3G tends to follow an optical path perpendicular to the second surface 12, resulting in a narrow viewing angle. It has the advantage of being easy to do.

また、図18Aに示す変形例において、複数のプリズム3Bは、入射面10側に凸となるような円弧状に配列されていてもよい。図19Bに示す変形例において、プリズム3Eは、入射面10側に凸となるような円弧状に形成されていてもよい。さらに、図20A及び図20Bに示すように、Z軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶ複数のプリズム3F,3Gは、図19Bのように、長手方向に連続する形状であってもよい。 Further, in the modification shown in FIG. 18A, the plurality of prisms 3B may be arranged in an arc shape convex toward the entrance surface 10 side. In the modification shown in FIG. 19B, the prism 3E may be formed in an arcuate shape convex toward the entrance surface 10 side. Furthermore, as shown in FIGS. 20A and 20B, the plurality of prisms 3F and 3G arranged in a free curve when viewed from one side in the Z-axis direction may have a continuous shape in the longitudinal direction as shown in FIG. 19B. good.

(3.7)第7変形例
第7変形例に係る光学システム100は、図21A~図21Cに示すように、プリズム3H,3I,3Jの断面形状が、実施形態1に係る光学システム100と相違する。図21A~図21Cは、光学システム100の要部(図1Aの領域A1)を拡大した図1Bに相当する模式図である。
(3.7) Seventh Modification In the optical system 100 according to the seventh modification, as shown in FIGS. 21A to 21C, the cross-sectional shapes of the prisms 3H, 3I, and 3J are different from the optical system 100 according to the first embodiment. differ. 21A to 21C are schematic diagrams corresponding to FIG. 1B, which are enlarged views of essential parts of the optical system 100 (area A1 in FIG. 1A).

図21Aの例では、プリズム3Hの反射面30が平面ではなく曲面状に形成されている。図21Aの例では、プリズム3Hの反射面30は、X軸方向の一方から見て、第2面12とは反対側、つまり入射面10とは反対側に凸となるように湾曲した凸曲面である。ここで、プリズム3Hの反射面30は、Y-Z平面に平行な断面、つまりX軸に直交する断面においてのみ湾曲するのであって、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図21Aの例に限らず、プリズム3Hの反射面30は、X軸方向の一方から見て、第2面12側、つまり入射面10側に凸となるように湾曲した凹曲面であってもよい。さらに、プリズム3Hの反射面30は、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においてのみ湾曲してもよいし、Y-Z平面に平行な断面及びX-Y平面に平行な断面の両方において湾曲してもよい。 In the example of FIG. 21A, the reflective surface 30 of the prism 3H is formed not in a flat shape but in a curved shape. In the example of FIG. 21A, the reflective surface 30 of the prism 3H is a convex curved surface that is curved to be convex on the side opposite to the second surface 12, that is, the side opposite to the incident surface 10, when viewed from one side in the X-axis direction. It is. Here, the reflective surface 30 of the prism 3H is curved only in a cross section parallel to the YZ plane, that is, a cross section perpendicular to the X axis, and curved only in a cross section parallel to the XY plane, that is, perpendicular to the Z axis. It is straight in cross section. However, the reflective surface 30 of the prism 3H is not limited to the example of FIG. 21A, and is a concave curved surface that is convex toward the second surface 12 side, that is, toward the incident surface 10 side when viewed from one side in the X-axis direction. You can. Further, the reflective surface 30 of the prism 3H may be curved only in a cross section parallel to the XY plane, that is, a cross section orthogonal to the Z axis, or may be curved only in a cross section parallel to the YZ plane and parallel to the XY plane. It may be curved in both cross sections.

また、図21Bの例では、プリズム3Iの反射面30が平面ではなく多角面状に形成されている。ここでいう「多角面」とは、多面体の一部の表面の構成するように、向きの異なる複数の平面が合わさって形成される面であって、いわゆる屈曲面である。図21Bの例では、プリズム3Iの反射面30は、X軸方向の一方から見て、第2面12とは反対側、つまり入射面10とは反対側に凸となるように屈曲した多角面(凸面)である。ここで、プリズム3Iの反射面30は、Y-Z平面に平行な断面、つまりX軸に直交する断面においてのみ屈曲するのであって、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図21Bの例に限らず、プリズム3Iの反射面30は、X軸方向の一方から見て、第2面12側、つまり入射面10側に凸となるように屈曲した多角面(凹面)であってもよい。さらに、プリズム3Iの反射面30は、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においてのみ屈曲してもよいし、Y-Z平面に平行な断面及びX-Y平面に平行な断面の両方において屈曲してもよい。 Moreover, in the example of FIG. 21B, the reflective surface 30 of the prism 3I is formed not in a plane but in a polygonal shape. The "polygonal surface" here is a so-called curved surface, which is a surface formed by combining a plurality of planes with different orientations, like the surface of a part of a polyhedron. In the example of FIG. 21B, the reflective surface 30 of the prism 3I is a polygonal surface bent so as to be convex on the side opposite to the second surface 12, that is, the side opposite to the incident surface 10 when viewed from one side in the X-axis direction. (convex). Here, the reflective surface 30 of the prism 3I is bent only in a cross section parallel to the YZ plane, that is, a cross section perpendicular to the X axis, and only in a cross section parallel to the XY plane, that is, perpendicular to the Z axis. It is straight in cross section. However, the reflective surface 30 of the prism 3I is not limited to the example of FIG. 21B, and the reflective surface 30 of the prism 3I is a polygonal surface (a concave ). Further, the reflective surface 30 of the prism 3I may be bent only in a cross section parallel to the XY plane, that is, a cross section orthogonal to the Z axis, or may be bent only in a cross section parallel to the YZ plane and parallel to the XY plane. It may be bent in both cross sections.

また、図21Cの例では、プリズム3Jの側面31が平面ではなく曲面状に形成されている。側面31は、プリズム3Jの内側面のうち、反射面30と交差する面、つまり反射面30から見て入射面10とは反対側の面である。図21Cの例では、プリズム3Jの側面31は、X軸方向の一方から見て、反射面30とは反対側、つまり入射面10とは反対側に凸となるように湾曲した凹曲面である。ここで、プリズム3Jの側面31は、Y-Z平面に平行な断面、つまりX軸に直交する断面においてのみ湾曲するのであって、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図21Cの例に限らず、プリズム3Jの側面31は、X軸方向の一方から見て、反射面30側、つまり入射面10側に凸となるように湾曲した凸曲面であってもよい。さらに、プリズム3Jの側面31は、X-Y平面に平行な断面、つまりZ軸に直交する断面においてのみ湾曲してもよいし、Y-Z平面に平行な断面及びX-Y平面に平行な断面の両方において湾曲してもよい。 Furthermore, in the example of FIG. 21C, the side surface 31 of the prism 3J is not flat but curved. The side surface 31 is a surface of the inner surface of the prism 3J that intersects with the reflective surface 30, that is, a surface opposite to the incident surface 10 when viewed from the reflective surface 30. In the example of FIG. 21C, the side surface 31 of the prism 3J is a concave curved surface that is convex toward the side opposite to the reflective surface 30, that is, the side opposite to the incident surface 10, when viewed from one side in the X-axis direction. . Here, the side surface 31 of the prism 3J is curved only in a cross section parallel to the YZ plane, that is, a cross section perpendicular to the X axis, and curved only in a cross section parallel to the XY plane, that is, a cross section perpendicular to the Z axis. It becomes a straight line. However, the side surface 31 of the prism 3J is not limited to the example shown in FIG. good. Furthermore, the side surface 31 of the prism 3J may be curved only in a cross section parallel to the XY plane, that is, a cross section orthogonal to the Z axis, or may be curved only in a cross section parallel to the YZ plane and in a cross section parallel to the XY plane. It may also be curved in both cross sections.

また、プリズム3Jの側面31は曲面状に限らず、図21Bのプリズム3Iの反射面30と同様に、多角面状に形成されていてもよい。この場合、曲面の場合と同様に、プリズム3Jの側面31は、X軸方向の一方から見て、反射面30とは反対側に凸となるように屈曲した多角面(凹面)であってもよいし、反射面30側に凸となるように屈曲した多角面(凸面)であってもよい。 Further, the side surface 31 of the prism 3J is not limited to a curved shape, and may be formed in a polygonal shape similar to the reflective surface 30 of the prism 3I in FIG. 21B. In this case, as in the case of a curved surface, the side surface 31 of the prism 3J may be a polygonal surface (concave surface) bent so as to be convex on the side opposite to the reflective surface 30 when viewed from one side in the X-axis direction. Alternatively, it may be a polygonal surface (convex surface) bent so as to be convex toward the reflective surface 30 side.

本変形例のように、プリズム3は、X軸方向の一方から見た断面が三角形状に限らず、適宜の形状を採用可能である。さらに、上述したプリズム3H,3I,3Jの断面形状は、互いに組み合わせて採用されてもよいし、第6変形例で説明したプリズム3B,3C,3D,3E,3F,3Gの形状と組み合わされてもよい。 As in this modification, the prism 3 is not limited to having a triangular cross section when viewed from one side in the X-axis direction, but may have an appropriate shape. Furthermore, the cross-sectional shapes of the prisms 3H, 3I, and 3J described above may be employed in combination with each other, or in combination with the shapes of the prisms 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, and 3G described in the sixth modification. Good too.

そして、反射面30が曲面状又は多角面状であれば、プリズム3(反射面30)で反射されて第2面12から出射される光の配光、具体的には、光の広がり角又は向き等を、反射面30にて制御することができる。そのため、プリズム3(反射面30)の形状によって、第2面12から出射される光の配光を、例えば、表示器5又は光学系320等の光学特性に合わせることが可能となる。また、反射面30及び側面31の少なくとも一方について、曲面状又は多角面状等の適宜の形状を採用することで、例えば、導光部材1の成形時(製造工程)において、離型性を良くして生産効率の向上を図ること等も可能である。 If the reflective surface 30 is curved or polygonal, the distribution of light reflected by the prism 3 (reflective surface 30) and emitted from the second surface 12, specifically, the spread angle or The direction etc. can be controlled by the reflective surface 30. Therefore, depending on the shape of the prism 3 (reflecting surface 30), it is possible to match the light distribution of the light emitted from the second surface 12 to the optical characteristics of the display 5, the optical system 320, etc., for example. In addition, by adopting an appropriate shape such as a curved surface or a polygonal surface for at least one of the reflective surface 30 and the side surface 31, mold releasability can be improved during molding (manufacturing process) of the light guide member 1, for example. It is also possible to improve production efficiency by

(3.8)その他の変形例
第1面11は入射面10と直交する面であり、第2面12が入射面10と直交せずにX-Y平面に対して傾斜した面であってもよい。また、第1面11及び第2面12のいずれもが、入射面10と直交せずにX-Y平面に対して傾斜した面であってもよい。
(3.8) Other modifications The first surface 11 is a surface perpendicular to the entrance surface 10, and the second surface 12 is not perpendicular to the entrance surface 10 but is inclined with respect to the XY plane. Good too. Furthermore, both the first surface 11 and the second surface 12 may be surfaces that are not perpendicular to the incident surface 10 but are inclined with respect to the XY plane.

また、複数のプリズム3は、全て同一の形状でなくてもよい。例えば、複数のプリズム3は、例えば、反射面30の傾斜角度θ1、プリズム3の長手方向の寸法、又はプリズム3としての凹部の深さ(言い換えれば、プリズム3の高さ)等が異なる、複数種類のプリズム3を含んでいてもよい。特に、ヘッドアップディスプレイとしての表示システム300においては、表示される虚像の輝度を均一にするために、導光部材1の出射面である第2面12から出射される光の強度を均一化することが好ましい。この場合において、第1面11における光の強度分布(厳密には照度分布)が均一でなければ、第1面11の部位ごとにプリズム3の形状を異ならせることで、第2面12から出射される光の強度を均一化することが好ましい。このように、複数のプリズム3は、第1面11の部位ごとに、異なる形状を採用してもよい。 Furthermore, the plurality of prisms 3 may not all have the same shape. For example, the plurality of prisms 3 may have different inclination angles θ1 of the reflective surfaces 30, longitudinal dimensions of the prisms 3, depths of recesses as the prisms 3 (in other words, heights of the prisms 3), etc. The prism 3 may include various types of prisms 3. In particular, in the display system 300 as a head-up display, the intensity of light emitted from the second surface 12, which is the exit surface of the light guide member 1, is made uniform in order to make the brightness of the displayed virtual image uniform. It is preferable. In this case, if the intensity distribution (strictly speaking, illuminance distribution) of the light on the first surface 11 is not uniform, the shape of the prism 3 can be made different for each part of the first surface 11 so that the light can be emitted from the second surface 12. It is preferable to make the intensity of the emitted light uniform. In this way, the plurality of prisms 3 may have different shapes for each portion of the first surface 11.

また、導光部材1は、ダイレクト光路L1を含んでいればよく、入射面10から入射した光の全てがダイレクト光路L1を通ることは必須ではない。すなわち、導光部材1は、例えば、第1面11又は第2面12で1回以上反射した後に、プリズム3にて反射して第2面12から出射させるようなインダイレクト光路を含んでいてもよい。 Further, the light guide member 1 only needs to include the direct optical path L1, and it is not essential that all of the light incident from the entrance surface 10 passes through the direct optical path L1. That is, the light guide member 1 includes, for example, an indirect optical path in which the light is reflected at least once on the first surface 11 or the second surface 12, and then reflected on the prism 3 and emitted from the second surface 12. Good too.

また、第1面11には、複数のプリズム3ではなく、1つのプリズム3のみが設けられていてもよい。この場合、プリズム3は、第1面11の全面にわたって形成され、かつ、互いに傾斜角度が異なる複数の反射面30を有していてもよい。 Further, only one prism 3 may be provided on the first surface 11 instead of a plurality of prisms 3. In this case, the prism 3 may have a plurality of reflective surfaces 30 formed over the entire first surface 11 and having different inclination angles.

また、実施形態1において、プリズム3は、導光部材1の第1面11を加工することにより形成されているが、この態様に限られない。例えば、プリズム3が形成されたプリズムシートを第1面11に貼り付けることにより、プリズム3を第1面11に設けてもよい。この場合、プリズムシートには、1つのプリズム3が形成されていてもよいし、複数のプリズム3が形成されていてもよい。 Further, in the first embodiment, the prism 3 is formed by processing the first surface 11 of the light guide member 1, but the prism 3 is not limited to this aspect. For example, the prisms 3 may be provided on the first surface 11 by pasting a prism sheet on which the prisms 3 are formed. In this case, one prism 3 may be formed on the prism sheet, or a plurality of prisms 3 may be formed on the prism sheet.

また、プリズム3は、第1面11に対して凹形状、つまり第1面11から窪んだ形状に限らず、第1面11に対して凸形状、つまり第1面11から突出する形状であってもよい。第1面11に対して凸形状となるプリズム3であっても、第6変形例及び第7変形例に例示したように、様々な形状を採用し得る。 Further, the prism 3 is not limited to a concave shape with respect to the first surface 11, that is, a shape that is depressed from the first surface 11, but a convex shape with respect to the first surface 11, that is, a shape that protrudes from the first surface 11. You can. Even if the prism 3 has a convex shape with respect to the first surface 11, various shapes can be adopted as illustrated in the sixth modification and the seventh modification.

また、配光制御部14は、第2面12から取り出される光の配光を制御すればよく、第1面11と第2面12との少なくとも一方に設けられていればよい。すなわち、実施形態1では、配光制御部14は出射面としての第2面12に設けられているが、この構成に限らず、配光制御部14は、第1面11に設けられていてもよいし、第1面11及び第2面12の両方に設けられていてもよい。さらに、実施形態1では、配光制御部14は、導光部材1と一体成形品として一体化されているが、この態様に限られない。例えば、配光制御部14が形成された配光シートを第2面12に貼り付けることにより、配光制御部14を第2面12に設けてもよい。 Further, the light distribution control unit 14 only needs to control the light distribution of the light extracted from the second surface 12 and may be provided on at least one of the first surface 11 and the second surface 12. That is, in the first embodiment, the light distribution control section 14 is provided on the second surface 12 as the output surface, but the structure is not limited to this, and the light distribution control section 14 may be provided on the first surface 11. Alternatively, it may be provided on both the first surface 11 and the second surface 12. Furthermore, in the first embodiment, the light distribution control section 14 is integrated with the light guide member 1 as an integrally molded product, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, the light distribution control section 14 may be provided on the second surface 12 by attaching a light distribution sheet on which the light distribution control section 14 is formed to the second surface 12 .

また、配光制御部14は、レンズに限らず、例えば、拡散シート、プリズム又は回折格子等であってもよい。 Further, the light distribution control section 14 is not limited to a lens, and may be, for example, a diffusion sheet, a prism, a diffraction grating, or the like.

また、表示システム300が搭載される移動体B1は、自動車(乗用車)に限らず、例えば、トラック若しくはバス等の大型車両、二輪車、電車、電動カート、建設機械、航空機又は船舶等であってもよい。 Further, the mobile body B1 on which the display system 300 is mounted is not limited to a car (passenger car), but may also be a large vehicle such as a truck or a bus, a motorcycle, a train, an electric cart, a construction machine, an aircraft, a ship, etc. good.

また、表示システム300は、ヘッドアップディスプレイのように虚像を表示する構成に限らない。例えば、表示システム300は、液晶ディスプレイ又はプロジェクタ装置であってもよい。また、表示システム300は、移動体本体B11に搭載されているカーナビゲーションシステム、電子ミラーシステム又はマルチインフォメーションディスプレイの表示器であってもよい。 Further, the display system 300 is not limited to a configuration that displays a virtual image like a head-up display. For example, display system 300 may be a liquid crystal display or a projector device. Further, the display system 300 may be a car navigation system, an electronic mirror system, or a multi-information display mounted on the mobile body B11.

また、照明システム200は、表示システム300に用いられる構成に限らず、例えば、樹脂硬化若しくは植物育成等の産業用途、又は誘導灯を含む照明用途等に用いられてもよい。 Furthermore, the lighting system 200 is not limited to the configuration used in the display system 300, and may be used for, for example, industrial applications such as resin curing or plant cultivation, or lighting applications including guide lights.

また、光制御体2は、光学システム100に必須の構成ではなく、省略されていてもよい。すなわち、光学システム100は、導光部材1と、プリズム3と、を備えていればよく、光制御体2は適宜省略可能である。 Further, the light control body 2 is not an essential component of the optical system 100 and may be omitted. That is, the optical system 100 only needs to include the light guide member 1 and the prism 3, and the light controller 2 can be omitted as appropriate.

(実施形態2)
本実施形態に係る光学システム100Cは、図22A~図22Dに示すように、互いに形状が異なる複数種類のプリズム301,302を備える点で、実施形態1に係る光学システム100と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(Embodiment 2)
The optical system 100C according to the present embodiment differs from the optical system 100 according to the first embodiment in that it includes a plurality of types of prisms 301 and 302 having mutually different shapes, as shown in FIGS. 22A to 22D. Hereinafter, configurations similar to those in Embodiment 1 will be given the same reference numerals and descriptions will be omitted as appropriate.

すなわち、本実施形態では、プリズム301,302は、入射面10に光が入射する方向(Y軸方向)において複数並ぶように設けられている。複数のプリズム301,302は、第1プリズム301と第2プリズム302とを含む。第1プリズム301と第2プリズム302とは、反射面30の第1面11に対する傾斜角度θ11,θ12が互いに異なる。具体的には、第1プリズム301の反射面30は第1面11に対して傾斜角度θ11で傾斜し、第2プリズム302の反射面30は第1面11に対して傾斜角度θ12で傾斜する。傾斜角度θ11は、傾斜角度θ12よりも大きい。言い換えれば、第1プリズム301は、第2プリズム302に比較して、第1面11に対する反射面30の傾斜角度が大きい。 That is, in this embodiment, a plurality of prisms 301 and 302 are provided so as to be lined up in the direction in which light enters the entrance surface 10 (Y-axis direction). The plurality of prisms 301 and 302 include a first prism 301 and a second prism 302. The first prism 301 and the second prism 302 have different inclination angles θ11 and θ12 of the reflective surface 30 with respect to the first surface 11. Specifically, the reflective surface 30 of the first prism 301 is inclined with respect to the first surface 11 at an inclination angle θ11, and the reflective surface 30 of the second prism 302 is inclined with respect to the first surface 11 at an inclination angle θ12. . The inclination angle θ11 is larger than the inclination angle θ12. In other words, the first prism 301 has a larger inclination angle of the reflective surface 30 with respect to the first surface 11 than the second prism 302 .

ここで、第1面11は、第1領域Z1と、第2領域Z3と、を含む。第1領域Z1は、第1プリズム301が複数配置される領域である。第2領域Z3は、第2プリズム302が複数配置される領域である。すなわち、互いに形状が異なる第1プリズム301及び第2プリズム302は、基本的には第1領域Z1と、第2領域Z3とに分かれて配置されている。第1領域Z1においては、図22Bに示すように、複数の第1プリズム301が並べて配置される。これに対して、第2領域Z3においては、図22Dに示すように、複数の第2プリズム302が並べて配置される。 Here, the first surface 11 includes a first region Z1 and a second region Z3. The first area Z1 is an area where a plurality of first prisms 301 are arranged. The second area Z3 is an area where a plurality of second prisms 302 are arranged. That is, the first prism 301 and the second prism 302, which have different shapes from each other, are basically arranged separately in a first region Z1 and a second region Z3. In the first region Z1, as shown in FIG. 22B, a plurality of first prisms 301 are arranged side by side. On the other hand, in the second region Z3, as shown in FIG. 22D, a plurality of second prisms 302 are arranged side by side.

また、第1面11は、第1領域Z1と第2領域Z3との間に、混在領域Z2を更に含む。混在領域Z2は、第1プリズム301及び第2プリズム302の両方が混在する領域である。すなわち、混在領域Z2においては、図22Cに示すように、第1プリズム301及び第2プリズム302が混在する。 Moreover, the first surface 11 further includes a mixed region Z2 between the first region Z1 and the second region Z3. The mixed area Z2 is an area where both the first prism 301 and the second prism 302 are mixed. That is, in the mixed area Z2, as shown in FIG. 22C, the first prism 301 and the second prism 302 are mixed.

本開示でいう「混在する」とは、入り混じって存在することを意味する。言い換えれば、混在領域Z2では、第1プリズム301と第1プリズム301との間に第2プリズム302が存在するか、又は第2プリズム302と第2プリズム302との間に第1プリズム301が存在する。このように、混在領域Z2では、第1プリズム301と第2プリズム302とが入り混じって存在する。このような混在領域Z2があることで、第1プリズム301と第2プリズム302の境界付近においては、第1プリズム301が存在する領域(第1領域Z1)と、第2プリズム302が存在する領域(第2領域Z3)とは完全には二分されない。 "Mixed" as used in this disclosure means to exist in a mixed manner. In other words, in the mixed region Z2, the second prism 302 exists between the first prisms 301 and 301, or the first prism 301 exists between the second prisms 302 and the second prisms 302. do. In this way, in the mixed region Z2, the first prism 301 and the second prism 302 exist in a mixed manner. Due to the existence of such a mixed region Z2, near the boundary between the first prism 301 and the second prism 302, there is a region where the first prism 301 exists (first region Z1) and a region where the second prism 302 exists. (Second region Z3) is not completely divided into two.

さらに、混在領域Z2は、第1混在領域Z21と、第2混在領域Z22と、を含んでいる。第1混在領域Z21は、第1領域Z1と第2領域Z3との中間位置C10から見て第1領域Z1側に位置する。第2混在領域Z22は、中間位置C10から見て第2領域Z3側に位置する。第1混在領域Z21では、第2混在領域Z22に比較して第1プリズム301の密度が高い。 Furthermore, the mixed area Z2 includes a first mixed area Z21 and a second mixed area Z22. The first mixed area Z21 is located on the first area Z1 side when viewed from the intermediate position C10 between the first area Z1 and the second area Z3. The second mixed area Z22 is located on the second area Z3 side when viewed from the intermediate position C10. In the first mixed region Z21, the density of the first prisms 301 is higher than in the second mixed region Z22.

具体的には、図22Aに示すように、第1面11が、Y軸方向において、第1領域Z1、混在領域Z2及び第2領域Z3に分割されている。第1領域Z1、混在領域Z2及び第2領域Z3は、光制御体2側(入射面10側)から、第1領域Z1、混在領域Z2、第2領域Z3の順に並んでいる。そして、混在領域Z2は、そのY軸方向の中間位置C10にて、第1混在領域Z21及び第2混在領域Z22に分割されている。第1混在領域Z21及び第2混在領域Z22は、光制御体2側(入射面10側)から、第1混在領域Z21、第2混在領域Z22の順に並んでいる。 Specifically, as shown in FIG. 22A, the first surface 11 is divided into a first region Z1, a mixed region Z2, and a second region Z3 in the Y-axis direction. The first region Z1, the mixed region Z2, and the second region Z3 are arranged in this order from the light control body 2 side (the incident surface 10 side): the first region Z1, the mixed region Z2, and the second region Z3. The mixed region Z2 is divided into a first mixed region Z21 and a second mixed region Z22 at an intermediate position C10 in the Y-axis direction. The first mixed region Z21 and the second mixed region Z22 are arranged in the order of the first mixed region Z21 and the second mixed region Z22 from the light control body 2 side (the incident surface 10 side).

そして、第1混在領域Z21では、第2混在領域Z22に比較して第1プリズム301の配置の密度が高い。一例として、複数のプリズム301,302が等ピッチで配置されている場合を想定する。この場合に、第2混在領域Z22では、第2プリズム302と第1プリズム301との比率が2:1であるのに対し、第1混在領域Z21では、第2プリズム302と第1プリズム301との比率が1:2である。 In the first mixed region Z21, the first prisms 301 are arranged more densely than in the second mixed region Z22. As an example, assume that a plurality of prisms 301 and 302 are arranged at equal pitches. In this case, in the second mixed area Z22, the ratio of the second prism 302 to the first prism 301 is 2:1, whereas in the first mixed area Z21, the ratio of the second prism 302 to the first prism 301 is 2:1. The ratio is 1:2.

また、実施形態2の変形例として、複数のプリズム301,302は、第1プリズム301及び第2プリズム302に加えて、第3プリズムを更に含んでいてもよい。つまり、複数のプリズム301,302は、反射面30の第1面11に対する傾斜角度θ11,θ12が互いに異なる3種類以上のプリズム301,302を含んでいてもよい。 Further, as a modification of the second embodiment, the plurality of prisms 301 and 302 may further include a third prism in addition to the first prism 301 and the second prism 302. That is, the plurality of prisms 301 and 302 may include three or more types of prisms 301 and 302 in which the inclination angles θ11 and θ12 of the reflective surface 30 with respect to the first surface 11 are different from each other.

実施形態2で説明した種々の構成(変形例を含む)は、実施形態1で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。 The various configurations (including modified examples) described in Embodiment 2 can be employed in appropriate combination with the various configurations (including modified examples) described in Embodiment 1.

(まとめ)
以上述べたように、第1の態様に係る光学システム(100,100A~100C)は、導光部材(1)と、プリズム(3,3A~3J)と、を備える。導光部材(1)は、光が入射する入射面(10)、並びに互いに対向する第1面(11)及び第2面(12,12A)を有する。導光部材(1)は、第2面(12,12A)が光の出射面である。プリズム(3,3A~3J)は、第1面(11)に設けられて、導光部材(1)の内部を通る光を第2面(12,12A)に向けて反射する。導光部材(1)は、入射面(10)から入射した光をプリズム(3,3A~3J)にて直接反射して第2面(12,12A)から出射させるダイレクト光路(L1)を含む。入射面(10)から入射する光の光軸(Ax1)は、入射面(10)から離れるほど第1面(11)までの距離が小さくなるように、第1面(11)に対して傾斜している。
(summary)
As described above, the optical system (100, 100A to 100C) according to the first aspect includes the light guide member (1) and the prism (3, 3A to 3J). The light guide member (1) has an entrance surface (10) through which light enters, and a first surface (11) and a second surface (12, 12A) that face each other. The second surface (12, 12A) of the light guide member (1) is a light exit surface. The prisms (3, 3A to 3J) are provided on the first surface (11) and reflect light passing through the interior of the light guide member (1) toward the second surface (12, 12A). The light guide member (1) includes a direct optical path (L1) that directly reflects the light incident from the incident surface (10) on the prism (3, 3A to 3J) and outputs it from the second surface (12, 12A). . The optical axis (Ax1) of the light incident from the entrance surface (10) is inclined with respect to the first surface (11) so that the distance to the first surface (11) decreases as the distance from the entrance surface (10) increases. are doing.

この態様によれば、入射面(10)から入射した光は、入射面(10)から離れるほど、つまり導光部材(1)の内部を進むにつれて、第1面(11)に近づくことになり、プリズム(3,3A~3J)に入射しやすい。そのため、入射面(10)から入射した光の大部分は、導光部材(1)のうち入射面(10)とは反対側の端面に到達しにくくなるので、端面から光が漏れにくくなる。結果的に、ダイレクト光路(L1)を通して第2面(12,12A)から導光部材(1)外に出射される光の、入射面(10)から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 According to this aspect, the light incident from the entrance surface (10) approaches the first surface (11) as it moves away from the entrance surface (10), that is, as it travels inside the light guide member (1). , it is easy to enter the prism (3, 3A to 3J). Therefore, most of the light incident from the entrance surface (10) becomes difficult to reach the end surface of the light guide member (1) on the opposite side to the entrance surface (10), so that light is difficult to leak from the end surface. As a result, it is easy to increase the proportion of the light emitted from the second surface (12, 12A) to the outside of the light guide member (1) through the direct optical path (L1) to the light incident from the entrance surface (10), and the light The extraction efficiency can be improved.

第2の態様に係る光学システム(100,100A~100C)は、第1の態様において、光制御体(2,2B,2C)を更に備える。光制御体(2,2B,2C)は、光源(4)と入射面(10)との間に位置し、光源(4)から出力されて入射面(10)に入射する光を制御する。 The optical system (100, 100A to 100C) according to the second aspect further includes a light control body (2, 2B, 2C) in the first aspect. The light control body (2, 2B, 2C) is located between the light source (4) and the entrance surface (10), and controls the light that is output from the light source (4) and enters the entrance surface (10).

この態様によれば、光制御体(2,2B,2C)にて入射面(10)に入射する光を制御することで、光の取り出し効率の更なる向上を図ることができる。 According to this aspect, by controlling the light incident on the incident surface (10) with the light control body (2, 2B, 2C), it is possible to further improve the light extraction efficiency.

第3の態様に係る光学システム(100,100A~100C)では、第2の態様において、光制御体(2,2B,2C)は、光源(4)から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能を有する。 In the optical system (100, 100A to 100C) according to the third aspect, in the second aspect, the light controller (2, 2B, 2C) is a collimator that brings the light output from the light source (4) closer to parallel light. Has a function.

この態様によれば、入射面(10)に入射する光を平行光に近づけることができるので、光の取り出し効率の更なる向上を図ることができる。 According to this aspect, the light incident on the entrance surface (10) can be brought closer to parallel light, so that the light extraction efficiency can be further improved.

第4の態様に係る光学システム(100,100A~100C)では、第2又は3の態様において、光制御体(2,2B,2C)は、導光部材(1)と一体である。光制御体(2,2B,2C)は、経路生成部(23)を有する。経路生成部(23)は、入射面(10)から見て、第1面(11)に対して傾斜する直線に沿って延び、かつ光源(4)と入射面(10)との間に光の経路を形成する。 In the optical system (100, 100A to 100C) according to the fourth aspect, in the second or third aspect, the light control body (2, 2B, 2C) is integrated with the light guide member (1). The light control body (2, 2B, 2C) has a path generation section (23). The path generation unit (23) extends along a straight line inclined with respect to the first surface (11) when viewed from the entrance surface (10), and transmits light between the light source (4) and the entrance surface (10). form a route.

この態様によれば、光源(4)からの光は経路生成部(23)の内部を通して入射面(10)に入射するので、光源(4)から入射面(10)に到達するまでの光のロスを抑えることができる。 According to this aspect, since the light from the light source (4) enters the entrance surface (10) through the inside of the path generation section (23), the light from the light source (4) until reaching the entrance surface (10) is Loss can be reduced.

第5の態様に係る光学システム(100,100A~100C)では、第1~4のいずれかの態様において、ダイレクト光路(L1)で第2面(12,12A)に到達する光は全て、第2面(12,12A)に対して同一の角度で入射する。 In the optical system (100, 100A to 100C) according to the fifth aspect, in any of the first to fourth aspects, all the light that reaches the second surface (12, 12A) on the direct optical path (L1) is The light is incident on the two surfaces (12, 12A) at the same angle.

この態様によれば、第2面(12,12A)から出射される光の向きを揃えることができる。 According to this aspect, the direction of the light emitted from the second surface (12, 12A) can be aligned.

第6の態様に係る光学システム(100,100A~100C)では、第1~5のいずれかの態様において、ダイレクト光路(L1)で第2面(12,12A)から出射される光は、入射面(10)から導光部材(1)に入射する光の50%以上である。 In the optical system (100, 100A to 100C) according to the sixth aspect, in any of the first to fifth aspects, the light emitted from the second surface (12, 12A) in the direct optical path (L1) is This is 50% or more of the light that enters the light guide member (1) from the surface (10).

この態様によれば、光の取り出し効率を格段に向上することができる。 According to this aspect, the light extraction efficiency can be significantly improved.

第7の態様に係る照明システム(200)は、第1~6のいずれかの態様に係る光学システム(100,100A~100C)と、入射面(10)に入射する光を出力する光源(4)と、を備える。 An illumination system (200) according to a seventh aspect includes an optical system (100, 100A to 100C) according to any one of the first to sixth aspects, and a light source (4) that outputs light incident on an incident surface (10). ) and.

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 According to this aspect, it is possible to improve the light extraction efficiency.

第8の態様に係る表示システム(300)は、第7の態様に係る照明システム(200)と、照明システム(200)から出射される光を受けて画像を表示する表示器(5)と、を備える。 A display system (300) according to an eighth aspect includes: an illumination system (200) according to the seventh aspect; a display device (5) that receives light emitted from the illumination system (200) and displays an image; Equipped with

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 According to this aspect, it is possible to improve the light extraction efficiency.

第9の態様に係る移動体(B1)は、第8の態様に係る表示システム(300)と、表示システム(300)を搭載する移動体本体(B11)と、を備える。 The mobile body (B1) according to the ninth aspect includes the display system (300) according to the eighth aspect and a mobile body main body (B11) on which the display system (300) is mounted.

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。 According to this aspect, it is possible to improve the light extraction efficiency.

第2~6の態様に係る構成については、光学システム(100,100A~100C)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to sixth aspects are not essential to the optical system (100, 100A to 100C) and can be omitted as appropriate.

1 導光部材
2,2B,2C 光制御体
3,3A~3J プリズム
4 光源
5 表示器
10 入射面
11 第1面
12,12A 第2面
23 経路生成部
100,100A~100C 光学システム
200 照明システム
300 表示システム
Ax1 光軸
Ax2 光軸
B1 移動体
B11 移動体本体
L1 ダイレクト光路
1 Light guide member 2, 2B, 2C Light controller 3, 3A to 3J Prism 4 Light source 5 Display 10 Incident surface 11 First surface 12, 12A Second surface 23 Path generation unit 100, 100A to 100C Optical system 200 Illumination system 300 Display system Ax1 Optical axis Ax2 Optical axis B1 Moving body B11 Moving body main body L1 Direct optical path

Claims (7)

光源からの光が入射する入射面、並びに互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第2面が光の出射面である導光部材と、
前記第1面に設けられて、前記導光部材の内部を通る光を前記第2面に向けて反射するプリズムと、
光源と前記入射面との間に位置し、前記光源から出力されて前記入射面に入射する光を制御する光制御体と、を備え、
前記導光部材は、前記入射面から入射した光を前記プリズムにて直接反射して前記第2面から出射させるダイレクト光路を含み、
前記入射面から入射する光の光軸は、前記入射面から離れるほど前記第1面までの距離が小さくなるように、前記第1面に対して傾斜しており、
前記光制御体は、前記導光部材と一体であって、
前記光制御体は、前記入射面から見て、前記第1面に対して傾斜する直線に沿って延び、かつ前記光源と前記入射面との間に光の経路を形成する経路生成部を有
前記光制御体は、入射レンズを備え、
前記光源の光軸は、前記入射面の光軸に対して前記第1面の側に傾斜し、
前記入射レンズは、
前記光源と対向するように配置された主入射面と、
前記主入射面の周囲の少なくとも一部に位置し、前記主入射面の法線に向けられている副入射面と、を有し、
前記入射レンズは、前記第1面の側に前記副入射面を有し、前記第2面の側は開放されている、
光学システム。
a light guide member having an entrance surface into which light from a light source enters, and a first surface and a second surface facing each other, the second surface being a light exit surface;
a prism provided on the first surface and reflecting light passing through the interior of the light guide member toward the second surface;
a light control body located between a light source and the incident surface and controlling light output from the light source and incident on the incident surface,
The light guide member includes a direct optical path in which the light incident from the incident surface is directly reflected by the prism and exits from the second surface,
The optical axis of the light incident from the incident surface is inclined with respect to the first surface such that the distance to the first surface decreases as the distance from the incident surface increases;
The light control body is integrated with the light guide member,
The light control body includes a path generating section that extends along a straight line inclined with respect to the first surface when viewed from the incident surface, and forms a light path between the light source and the incident surface. death ,
The light control body includes an entrance lens,
The optical axis of the light source is inclined toward the first surface with respect to the optical axis of the incident surface,
The entrance lens is
a main incidence surface arranged to face the light source;
a sub-incident surface located on at least a portion of the periphery of the main-incident surface and oriented in the normal line of the main-incident surface;
The entrance lens has the sub-incidence surface on the first surface side and is open on the second surface side.
optical system.
前記光制御体は、前記光源から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能を有する、
請求項1に記載の光学システム。
The light controller has a collimating function that brings the light output from the light source closer to parallel light.
Optical system according to claim 1.
前記ダイレクト光路で前記第2面に到達する光は全て、前記第2面に対して同一の角度で入射する、
請求項1又は2に記載の光学システム。
All the light that reaches the second surface in the direct optical path is incident on the second surface at the same angle.
The optical system according to claim 1 or 2.
前記ダイレクト光路で前記第2面から出射される光は、前記入射面から前記導光部材に入射する光の50%以上である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の光学システム。
The light emitted from the second surface in the direct optical path is 50% or more of the light that enters the light guide member from the incident surface.
Optical system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1~4のいずれか1項に記載の光学システムと、
前記入射面に入射する光を出力する前記光源と、を備える、
照明システム。
The optical system according to any one of claims 1 to 4,
the light source outputting light incident on the incident surface;
lighting system.
請求項5に記載の照明システムと、
前記照明システムから出射される光を受けて画像を表示する表示器と、を備える、
表示システム。
A lighting system according to claim 5,
a display that receives light emitted from the illumination system and displays an image;
display system.
請求項6に記載の表示システムと、
前記表示システムを搭載する移動体本体と、を備える、
移動体。
The display system according to claim 6,
a mobile body body equipped with the display system;
mobile object.
JP2019146730A 2019-04-26 2019-08-08 Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects Active JP7390546B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019146730A JP7390546B2 (en) 2019-08-08 2019-08-08 Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects
PCT/JP2020/017389 WO2020218375A1 (en) 2019-04-26 2020-04-22 Optical system, illumination system, display system, and mobile body
EP20795710.1A EP3961292A4 (en) 2019-04-26 2020-04-22 Optical system, illumination system, display system, and mobile body
CN202080029887.0A CN113711108B (en) 2019-04-26 2020-04-22 Optical system, illumination system, display system, and mobile vehicle
US17/509,484 US11835719B2 (en) 2019-04-26 2021-10-25 Optical system for a display system projecting a virtual image onto a target space
US18/375,665 US20240027759A1 (en) 2019-04-26 2023-10-02 Optical system, illumination system, display system, and moving vehicle
JP2023184216A JP2024003029A (en) 2019-08-08 2023-10-26 Optical system, illuminating system, display system, and moving body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019146730A JP7390546B2 (en) 2019-08-08 2019-08-08 Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023184216A Division JP2024003029A (en) 2019-08-08 2023-10-26 Optical system, illuminating system, display system, and moving body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021027004A JP2021027004A (en) 2021-02-22
JP7390546B2 true JP7390546B2 (en) 2023-12-04

Family

ID=74662497

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019146730A Active JP7390546B2 (en) 2019-04-26 2019-08-08 Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects
JP2023184216A Pending JP2024003029A (en) 2019-08-08 2023-10-26 Optical system, illuminating system, display system, and moving body

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023184216A Pending JP2024003029A (en) 2019-08-08 2023-10-26 Optical system, illuminating system, display system, and moving body

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7390546B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193135A (en) 2002-12-12 2004-07-08 Samsung Electronics Co Ltd Backlight assembly and liquid crystal display device having the same
WO2009011122A1 (en) 2007-07-17 2009-01-22 Panasonic Corporation Liquid crystal backlight device and liquid crystal display
JP2009176468A (en) 2008-01-22 2009-08-06 Citizen Electronics Co Ltd Planar light emitting unit
JP2010020941A (en) 2008-07-08 2010-01-28 Yuichi Suzuki Liquid crystal display device and illumination device
CN103375732A (en) 2012-04-13 2013-10-30 群康科技(深圳)有限公司 Backlight module, light guide plate of backlight module, and display comprising the backlight module
CN103542332A (en) 2013-10-28 2014-01-29 惠州Tcl移动通信有限公司 Cellphone and edge-in backlight module
JP2014182939A (en) 2013-03-19 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd Optical lens
WO2017154993A1 (en) 2016-03-10 2017-09-14 オムロン株式会社 Stereoscopic display device
JP2017188298A (en) 2016-04-05 2017-10-12 日立マクセル株式会社 Light source device and electronic apparatus using the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2732492B2 (en) * 1986-05-27 1998-03-30 大日本印刷株式会社 Surface light source
JPH01209479A (en) * 1988-02-17 1989-08-23 Tama Denki Kogyo Kk Back illuminator

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004193135A (en) 2002-12-12 2004-07-08 Samsung Electronics Co Ltd Backlight assembly and liquid crystal display device having the same
WO2009011122A1 (en) 2007-07-17 2009-01-22 Panasonic Corporation Liquid crystal backlight device and liquid crystal display
JP2009176468A (en) 2008-01-22 2009-08-06 Citizen Electronics Co Ltd Planar light emitting unit
JP2010020941A (en) 2008-07-08 2010-01-28 Yuichi Suzuki Liquid crystal display device and illumination device
CN103375732A (en) 2012-04-13 2013-10-30 群康科技(深圳)有限公司 Backlight module, light guide plate of backlight module, and display comprising the backlight module
JP2014182939A (en) 2013-03-19 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd Optical lens
CN103542332A (en) 2013-10-28 2014-01-29 惠州Tcl移动通信有限公司 Cellphone and edge-in backlight module
WO2017154993A1 (en) 2016-03-10 2017-09-14 オムロン株式会社 Stereoscopic display device
JP2017188298A (en) 2016-04-05 2017-10-12 日立マクセル株式会社 Light source device and electronic apparatus using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021027004A (en) 2021-02-22
JP2024003029A (en) 2024-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023168334A (en) Optical system, illumination system, display system, and mobile object
JP6074630B2 (en) Lighting device and automobile equipped with the lighting device
WO2020218375A1 (en) Optical system, illumination system, display system, and mobile body
JP6217882B1 (en) 3D display device
JP7466132B2 (en) Optical system, lighting system, display system and mobile object
JP7426625B2 (en) Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects
JP7390546B2 (en) Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects
JP7365628B2 (en) Optical components, optical systems, lighting systems, display systems, and moving objects
JP7390547B2 (en) Optical systems, lighting systems, display systems and moving objects
JP7390558B2 (en) Virtual image display system, image display method, head-up display, and moving object
US20220128829A1 (en) Light refraction member, optical system, lighting systems, display systems, moving object, and mold
WO2022130823A1 (en) Virtual image display device
WO2022014180A1 (en) Virtual-image display device
WO2022230370A1 (en) Optical system, illumination system, display system, and moving body
WO2016039297A1 (en) Head-up display device
JP7178637B2 (en) Virtual image display system, head-up display, and moving object
JP4572743B2 (en) Refractive light collector for backlight
WO2022014179A1 (en) Virtual-image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230410

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230710

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230829

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230922

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231027

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7390546

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151