特許 7552549 光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】光学装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/00 20060101AFI20240910BHJP

   B60R 1/00 20220101ALI20240910BHJP

   G02B 5/04 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

G02B5/00 Z

B60R1/00

G02B5/04 A

G02B5/04 F

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021169515

(22)【出願日】2021-10-15

(65)【公開番号】P2023059473

(43)【公開日】2023-04-27

【審査請求日】2024-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辻 真俊

(72)【発明者】

【氏名】安藤 浩

(72)【発明者】

【氏名】石原 和幸

【審査官】中村 説志

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３７２３０５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－２９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５７０００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１４６２２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２６０６７６８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２３－２８５３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／００－ ５／１３６

Ｇ０２Ｂ ６／００

Ｇ０２Ｂ２７／００

Ｂ６０Ｒ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

視認者（１０）の視界の範囲内に設けられた障害物（１２）によって前記視認者の死角となる領域（１３）の外景像を前記視認者に表示することの可能な光学装置であって、
死角領域から到来する外景光（ＬＶ）が入射される入射面（２ａ）と、複数の平坦部（３）および複数のプリズム部（４）を有し、前記入射面から入射した外景光が最初に到達する側の第１面（２ｂ）と、前記第１面の有する複数の前記平坦部に向き合う第２面（２ｃ）とを有する導光体（２）と、
前記導光体の表面の一部または前記導光体から離れた位置に設けられ、前記導光体に入射する外光（ＬＤ）を遮断する遮光部（５１、５２）と、を備え、
前記第１面の有する複数の前記平坦部は、前記導光体の内部を進む外景光を前記第２面に向けて全反射し、
前記第２面は、複数の前記平坦部で反射した外景光を前記第１面に向けて全反射し、
前記プリズム部は、前記入射面から入射した外景光の一部および前記第２面で反射した外景光の一部を外部に射出する射出面（４ａ）と、前記射出面に対して前記視認者とは反対側に形成される傾斜面（４ｂ）とを有し、
前記遮光部は、前記傾斜面に入射する外光を遮断する第１遮光部（５１）と、前記平坦部に入射する所定方向の外光を遮断する第２遮光部（５２）とを有し、
前記射出面の法線と前記平坦部の法線を含む断面視において、
所定の前記射出面の中心と前記視認者のアイポイント中心（１５）とを結ぶ線と前記平坦部の法線とのなす角度をθ、
所定の前記射出面の中心と前記アイポイント中心との距離をＬ、
所定の前記射出面の中心と前記アイポイント中心とを結ぶ線に対し垂直な方向において、前記視認者のアイリプス（１４）のうち前記導光体とは反対側の外縁と前記アイポイント中心との距離をＤＬ、
θ－ｔａｎ^－１（ＤＬ／Ｌ）で表される角度をθｍｉｎ、
前記射出面と前記傾斜面とが交わる点（４ｃ）を通り、θｍｉｎを前記平坦部の法線に対称とした角度で前記平坦部に入射する直線を直線Ａ、
直線Ａと平行で、且つ、前記傾斜面と前記平坦部とが交わる点に入射する直線を直線Ｂ、
直線Ａと前記平坦部とが交わる点を点Ｐ１、
直線Ｂと前記平坦部とが交わる点を点Ｐ２、
前記射出面と前記平坦部とが交わる点を点Ｐ３、
点Ｐ１と点Ｐ３との距離をＦａ、
点Ｐ２と点Ｐ３との距離をＦｂとしたとき、Ｆａ＜Ｆｂであり、
前記第２遮光部は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている、光学装置。

【請求項2】

所定の前記射出面の中心と前記アイポイント中心とを結ぶ線に対し垂直な方向において、前記視認者のアイリプスのうち前記導光体側の外縁と前記アイポイント中心との距離をＤＲ、
θ＋ｔａｎ^－１（ＤＲ／Ｌ）で表される角度をθｍａｘ、
前記射出面と前記平坦部とが交わる点を通り前記平坦部の法線に対して角度θｍａｘで前記平坦部に入射する直線を直線Ｃとしたとき、
前記第２遮光部は、直線Ｃよりも前記平坦部側の領域に配置されている、請求項１に記載の光学装置。

【請求項3】

前記第２遮光部と前記平坦部とは接しておらず、前記平坦部は空気と接している、請求項１または２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記第２遮光部と前記平坦部とは接しており、
前記導光体の内部において前記平坦部よりも前記第２面側で前記第２遮光部と対応する位置に全反射維持部（６）があり、
前記全反射維持部の屈折率は前記導光体の内部屈折率より小さく、且つ、前記全反射維持部の屈折率と前記導光体の内部屈折率との差は０．１１以上である、請求項１または２に記載の光学装置。

【請求項5】

前記第２遮光部と前記平坦部との間に全反射維持部（６１）があり、
前記平坦部と前記全反射維持部とは面接触しており、
前記全反射維持部の屈折率は前記導光体の内部屈折率より小さく、且つ、前記全反射維持部の屈折率と前記導光体の内部屈折率との差は０．１１以上である、請求項１または２に記載の光学装置。

【請求項6】

前記第２遮光部は、前記射出面から射出されて前記視認者のアイリプスに向かう外景光が通る領域にかからないように配置されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光学装置。

【請求項7】

前記第２遮光部は、光吸収材、光拡散材および再帰性反射材のうちいずれか１つを含んで構成されている、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の光学装置。

【請求項8】

前記導光体の内部を進む外景光において、前記平坦部に対する外景光の入射角、および、前記第２面に対する前記平坦部で反射した外景光の入射角をΦ、前記導光体の屈折率をｎ_１、前記導光体に接する媒質の屈折率をｎ_２としたとき、
前記導光体は、ｓｉｎΦ＞ｎ_２／ｎ_１ の関係を満たすように構成されている、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光学装置。

【請求項9】

前記導光体の外部から前記入射面に入射する外景光と前記平坦部の法線とのなす角度をθ_１、前記導光体の内部を進む外景光において前記平坦部に対する外景光の入射角をΦとしたとき、
前記導光体は、θ_１＜Φ の関係を満たすように構成されている、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導光体の入射面から入射した光を導光体の内部で伝搬し射出面から射出する光学装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の光学装置として、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の光学装置は、導光体と、半透過平面ミラーと、平面ミラーと、複数のプリズムを有するプリズムシートとを有している。導光体は、外景光が入射する入射面と、その入射面から導光体の内部に入射した外景光が最初に到達する側の第１面と、その第１面に向き合う第２面とを有している。その導光体の第１面に半透過平面ミラーが設けられ、第２面に平面ミラーが設けられている。プリズムシートは、半透過平面ミラーのうち導光体とは反対側の面に設けられている。

【0003】

この構成により、導光体の入射面から入射した外景光の一部は半透過平面ミラーによって第２面へ反射され、その反射光は平面ミラーによって第１面へ反射される。一方、半透過平面ミラーによって反射されなかった光は、その一部が半透過平面ミラーに吸収され、残部が半透過平面ミラーを透過して複数のプリズムの有する射出面から外部へ射出される。なお、プリズムの有する射出面は、複数のプリズムのうち視認者側を向く面である。これにより、視認者は、光学装置を介して外景を視認することができる。この光学装置は、例えば、所定の障害物に遮られて視認者が直接視認できない死角領域の外景をその視認者に視認させる死角補助装置として用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６３７２３０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の光学装置では、半透過平面ミラーを、金属蒸着膜または誘電体多層コート膜で構成している。しかし、金属蒸着膜は光の吸収率が大きいので、半透過平面ミラーを単層の金属蒸着膜で構成すると、半透過平面ミラーでの光反射における損失が多くなり、光学装置を透過して視認者に視認される光景象が暗く見えてしまう。

【0006】

一方、誘電体多層コート膜は、単層の金属蒸着膜に比べて光の吸収率が小さい。そのため、半透過平面ミラーを誘電体多層コート膜で構成すれば、半透過平面ミラーによる光の損失を抑えることができる。しかし、誘電体多層コート膜は、金属蒸着膜よりも製造工程が多いので、光学装置の製造コストが増大してしまう。また、誘電体多層コート膜は、光の入射角や波長によって光の反射率が変化するので、視認者が導光体の第１面を見る角度によって外景の明るさや色調が変化してしまう。

【0007】

そこで、特許文献１に記載の光学装置が備える半透過平面ミラーを廃止し、その代わりに、複数のプリズム同士の間に複数の平坦部を設け、その複数の平坦部によって導光体の内部を進む外景光を全反射させるように構成することが考えられる。なお、この構成は、本開示の発明者らが創作した構成であり、従来技術ではない。

【0008】

しかしながら、発明者らの詳細な検討の結果、光学装置をそのように構成すると、次のような問題が生じることが見出された。すなわち、光学装置の射出面から視認者のアイリプスに向けて射出される外景光を平坦部の法線に対称とした角度で外光が平坦部に入射した場合、その外光は、平坦部で反射して視認者のアイリプスに到達することがある。また、その外光は平坦部から導光体の内部を伝搬した後、別の平坦部から射出されて視認者のアイリプスに到達することがある。その場合、光学装置の射出面から射出される外景光と重畳して外光が視認者に視認されることになるので、外景像の視認性が低下するといった問題がある。

【0009】

本発明は、上記の点に鑑み、外景像の視認性を向上することの可能な光学装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明によると、光学装置は、視認者（１０）の視界の範囲内に設けられた障害物（１２）によって視認者の死角となる領域（１３）の外景像を視認者に表示するものであり、導光体（２）と、遮光部（５１、５２）とを備える。導光体は、死角領域から到来する外景光（ＬＶ）が入射される入射面（２ａ）と、複数の平坦部（３）および複数のプリズム部（４）を有し、入射面から入射した外景光が最初に到達する側の第１面（２ｂ）と、第１面の有する複数の平坦部に向き合う第２面（２ｃ）とを有する。遮光部は、導光体の表面の一部または導光体から離れた位置に設けられ、導光体に入射する外光（ＬＤ）を遮断する。
第１面の有する平坦部は、導光体の内部を進む外景光を第２面に向けて全反射し、第２面は、平坦部で反射した外景光を第１面に向けて全反射する。
プリズム部は、入射面から入射した外景光の一部および第２面で反射した外景光の一部を外部に射出する射出面（４ａ）と、その射出面に対して視認者とは反対側に形成される傾斜面（４ｂ）とを有する。
遮光部は、傾斜面に入射する外光を遮断する第１遮光部（５１）と、平坦部に入射する所定方向の外光を遮断する第２遮光部（５２）とを有する。
ここで、射出面の法線と平坦部の法線を含む断面視において、
所定の射出面の中心と視認者のアイポイント中心（１５）とを結ぶ線と平坦部の法線とのなす角度をθ、
所定の射出面の中心と視認者のアイポイント中心との距離をＬ、
所定の射出面の中心と視認者のアイポイント中心とを結ぶ線に対し垂直な方向において、視認者のアイリプス（１４）のうち導光体とは反対側の外縁とアイポイント中心との距離をＤＬ、
θ－ｔａｎ^－１（ＤＬ／Ｌ）の式で表される角度をθｍｉｎ、
射出面と傾斜面とが交わる点（４ｃ）を通り、θｍｉｎを平坦部の法線に対称とした角度で平坦部に入射する直線を直線Ａ、
直線Ａと平行で、且つ、傾斜面と平坦部とが交わる点に入射する直線を直線Ｂ、
直線Ａと平坦部とが交わる点を点Ｐ１、
直線Ｂと平坦部とが交わる点を点Ｐ２、
射出面と平坦部とが交わる点を点Ｐ３、
点Ｐ１と点Ｐ３との距離をＦａ、
点Ｐ２と点Ｐ３との距離をＦｂとしたとき、Ｆａ＜Ｆｂである。
そして、第２遮光部は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。

【0011】

これによれば、第２遮光部は直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されているので、直線Ａ以上の入射角で平坦部に到来する外光が第２遮光部によって遮断され、その外光が平坦部で視認者のアイリプスに向けて反射するといったことが防がれる。また、その外光が平坦部から導光体の内部に進み第２面で反射した後、別の平坦部から視認者のアイリプスに向けて射出するといったことが防がれる。また、第１遮光部により、外光が傾斜面から導光体の内部に進み、平坦部または射出面から視認者のアイリプスに向けて射出するといったことも防がれる。そのため、視認者に表示される死角領域の外景像に外光が重畳することが抑制される。したがって、この光学装置は、視認者に対し死角領域の外景像を明瞭に表示し、その視認性を向上することができる。

【0012】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る光学装置が「視認者の視点が定まっている機器」に搭載された状態を示す模式図である。

【図2】第１実施形態に係る光学装置の断面図である。

【図3】第１実施形態に係る光学装置において外景光および外光の光路などを説明するための断面図である。

【図4】図２のＩＶ方向から視た図である。

【図5】図２のＶ部分の拡大図である。

【図6】光学装置と視認者のアイリプスとの位置関係を説明するための図である。

【図7】比較例の光学装置において外景光および外光の光路などを説明するための断面図である。

【図8】第２実施形態に係る光学装置において、図５に相当する箇所を示す拡大図である。

【図9】第３実施形態に係る光学装置において、図５に相当する箇所を示す拡大図である。

【図10】他の実施形態の光学装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

【0015】

（第１実施形態）
第１実施形態の光学装置について図１～図６を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の光学装置１は、「視認者１０の視点が定まっている機器１１」に搭載される。本実施形態では、そのような機器１１として、車両を例にして説明する。車両には、視認者１０（例えば、運転者）の前方の視界の範囲内に障害物としてのフロントピラー１２が設けられている。光学装置１は、フロントピラー１２の車室内側に設けられ、フロントピラー１２によって視認者１０の死角となる領域１３（以下、単に「死角領域１３」という）の外景像を視認者１０に表示することの可能な死角補助装置として機能する。

【0016】

図２～図４に示すように、光学装置１は、導光体２と遮光部５１、５２とを備えている。なお、図２および図３は、光学装置１の断面を示しているが、図を見やすくするためハッチングを省略している。このことは、後の説明で参照する図５～図１０でも同じである。また、図４は、図２のＩＶ方向から視た図であるが、遮光部５１、５２と導光体２を区別して見やすくするため、遮光部５１、５２に対して断面ではないがハッチングを付している。

【0017】

図２および図３に示すように、導光体２は、死角領域１３から到来する光（以下、「外景光ＬＶ」という）が入射される入射面２ａと、その入射面２ａから入射した外景光ＬＶが最初に到達する側の第１面２ｂと、その第１面２ｂに向き合う第２面２ｃと、入射面２ａとは反対側で第１面２ｂと第２面２ｃとを繋ぐ第３面２ｄを有している。また、導光体２の第１面２ｂは、複数の平坦部３と複数のプリズム部４とを有している。第１面２ｂにおいて平坦部３とプリズム部４とは交互に設けられている。さらに、プリズム部４は、視認者１０側に向く射出面４ａと、その射出面４ａに対して視認者１０とは反対側に形成される傾斜面４ｂとを有している。なお、各図では、説明の便宜上、複数の平坦部３と複数のプリズム部４などを実際のものよりも大きく記載している。

【0018】

導光体２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル等の樹脂材料やガラスなどの透光性の材料で形成されている。図３では、死角領域１３から導光体２の入射面２ａに入射し、導光体２の内部を伝搬されて射出面４ａから視認者１０に向けて射出される外景光ＬＶの一例を、符号ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３を付した太線の矢印で示している。

【0019】

図３に示したように、第１面２ｂの有する複数の平坦部３は、導光体２の内部を進む外景光ＬＶを第２面２ｃに向けて全反射する。また、第２面２ｃは、複数の平坦部３に向き合うように設けられ、複数の平坦部３で反射した外景光ＬＶを第１面２ｂに向けて全反射する。そして、プリズム部４の射出面４ａは、入射面２ａから入射した外景光ＬＶの一部と第２面２ｃで反射した外景光ＬＶの一部とを外部に射出する。

【0020】

具体的に、導光体２は、次のように構成されている。まず、導光体２の外部から入射面２ａに入射する外景光ＬＶと、平坦部３の法線とのなす角度をθ_１とする。また、導光体２の内部を進む外景光ＬＶにおいて、平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角をΦとする。このとき、導光体２は、次の式１の関係を満たすように構成されている。
θ_１＜Φ ・・・（式１）

【0021】

また、導光体２の内部を進む外景光ＬＶにおいて、平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角、および、第２面２ｃに対する平坦部３で反射した外景光ＬＶの入射角をΦとする。また、導光体２の屈折率をｎ_１、導光体２に接する媒質の屈折率をｎ_２とする。このとき、導光体２は、次の式２の関係を満たすように構成されている。なお、本実施形態では、導光体２に接する媒質は空気であり、その屈折率ｎ_２は１である。
ｓｉｎΦ＞ｎ_２／ｎ_１ ・・・（式２）

【0022】

すなわち、導光体２は、平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角Φ、および、第２面２ｃに対する平坦部３で反射した外景光ＬＶの入射角Φが臨界角より大きくなるように入射面２ａ、平坦部３、第２面２ｃなどの角度および導光体２の材質などが設定されている。この構成により、導光体２は、半透過ミラーおよびミラーを必要とせず、入射面２ａから入射した外景光ＬＶが複数の平坦部３および第２面２ｃで全反射して伝搬され、射出面４ａから外部に射出される。

【0023】

また、本実施形態では、複数の平坦部３と第２面２ｃとは平行に形成されているので、平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角Φと、第２面２ｃに対する外景光ＬＶの入射角Φとは同じである。なお、それに限らず、平坦部３と第２面２ｃは、上記式２の関係を満たす範囲で非平行としてもよい。

【0024】

上記構成により、例えば図３に示すように、死角領域１３から到来する外景光ＬＶは、入射面２ａから所定の入射角θ_１で入射して屈折し、第１面２ｂに進む。入射面２ａから入射する外景光ＬＶのうち最初に第１面２ｂの有するプリズム部４の射出面４ａに到達した外景光ＬＶ２は、その射出面４ａから外部に射出される。

【0025】

一方、入射面２ａから入射する外景光ＬＶのうち第１面２ｂの有する平坦部３に到達した外景光ＬＶ１、ＬＶ３は、外部との界面で全反射し、外部に射出されることなく、導光体２の内部を第２面２ｃの側に進む。第２面２ｃに到達した外景光ＬＶ１、ＬＶ３は、再度、外部との界面で全反射して導光体２の内部を第１面２ｂの側に進む。そしてその一部の外景光ＬＶ１がいずれかのプリズム部４の射出面４ａから所定の射出角θ_２で外部に射出され、残部の外景光ＬＶ３が平坦部３にて全反射する。

【0026】

平坦部３および第２面２ｃで繰り返し反射してもプリズム部４に到達しない外景光ＬＶ３は、最終的に第３面２ｄに到達し、残光として外部に射出される。なお、第３面２ｄに不図示の光吸収膜などを設けることで残光の射出を抑制してもよい。

【0027】

このように、外景光ＬＶ１、ＬＶ３は、平坦部３と第２面２ｃで交互に反射されて複数のプリズム部４の並ぶ方向に沿って入射面２ａから遠ざかって進むことを繰り返しながら、徐々に外景光ＬＶの一部が複数のプリズム部４から視認者１０側へ射出される。これにより、導光体２から射出される外景光ＬＶ１、ＬＶ２を視認者１０が視認できる領域が広がる構成となっている。

【0028】

なお、上記説明において「入射角θ_１」とは、入射面２ａへの外景光ＬＶの入射方向と平坦部３の法線とのなす角度をいう。「射出角θ_２」とは、射出面４ａから射出される外景光ＬＶの進行方向と平坦部３の法線とのなす角度をいう。また、本実施形態では、複数の平坦部３と第２面２ｃとが平行であり、入射面２ａと射出面４ａも平行となっている。すなわち、入射面２ａと平坦部３の法線とのなす角Ψと、射出面４ａと平坦部３の法線とのなす角Ψとは同一である。そのため、入射面２ａに入射する外景光ＬＶの入射角θ_１と、射出面４ａから射出される外景光ＬＶの射出角θ_２とは同一である。

【0029】

次に、遮光部５１、５２は、プリズム部４の傾斜面４ｂに設けられる第１遮光部５１と、平坦部３に対向する位置に設けられる第２遮光部５２とを有している。第１遮光部５１と第２遮光部５２の材料は、例えば、光吸収材、光拡散材、再帰性反射材などが用いられる。第１遮光部５１は、複数のプリズム部４の傾斜面４ｂの全てに設けられている。第１遮光部５１は、プリズム部４の傾斜面４ｂの表面に対し、例えば、印刷や蒸着などの任意の工程により形成される。そのため、第１遮光部５１は、プリズム部４の傾斜面４ｂに入射する全方位からの外光ＬＤを遮断することができる。

【0030】

一方、第２遮光部５２は、複数の平坦部３に対向する位置で、複数の平坦部３それぞれに対して設けられている。図２および図３に示すように、第２遮光部５２は、平坦部３から離れた位置に設けられており、平坦部３と接していない。そのため、平坦部３は空気と接している。したがって、平坦部３における全反射条件が維持されている。なお、図４に示すように、第２遮光部５２は、その一方の端部と他方の端部がそれぞれ支持体７、８に固定されている。

【0031】

図３に示すように、第２遮光部５２は、平坦部３に対して所定の方向から到来する外光ＬＤ（以下、「所定方向の外光ＬＤ」という）を遮断することが可能な位置に設けられている。所定方向の外光ＬＤとは、平坦部３に各方向から到来する光のうち、平坦部３で反射すると視認者１０のアイリプスに到達することになる方向から到来する外光である。また、所定方向の外光ＬＤとは、平坦部３に各方向から到来する光のうち、平坦部３から導光体２の内部に進むと、第２面２ｃで反射した後に別の平坦部３から射出して視認者１０のアイリプスに到達することになる方向から到来する外光である。

【0032】

なお、アイリプスとは、光学装置１が車両に搭載される場合、視認者１０（すなわち、運転者）の右眼及び左眼のアイレンジを長円として側面図及び平面図に表したものであり、例えば、日本工業規格Ｄ００２１：１９９８またはＩＳＯ ４５１３：２０１０により定められるものである。

【0033】

図５に示すように、第２遮光部５２は、図５に示した直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。これにより、第２遮光部５２は、所定方向の外光ＬＤが平坦部３に入射することを防ぐことが可能である。また、第２遮光部５２は、図５に示した直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されている。これにより、第２遮光部５２は、複数の射出面４ａから射出して視認者１０のアイリプスに向かう外景光ＬＶの進路を阻害しないように配置される。以下、直線Ａ、Ｂ、Ｃにより規定される位置に第２遮光部５２を配置することの技術的意義について説明する。

【0034】

まず、図６は、光学装置１と視認者１０のアイリプス１４との位置関係を示した図である。本実施形態の光学装置１は、「視認者１０の視点が定まっている機器１１」に搭載されるので、光学装置１と視認者１０のアイリプス１４との位置関係は一義的に定まっている。

【0035】

図６に示すように、光学装置１の所定の射出面４ａ（例えば、入射面２ａに最も近い射出面４ａ）の中心と視認者１０のアイポイント中心１５との距離をＬとする。なお、アイポイント中心１５とは、左のアイリプス１４ａの中心と右のアイリプス１４ｂの中心からそれぞれ等距離にある点をいう。一般に、距離Ｌは、例えば６５０～７００ｍｍ程度である。

【0036】

所定の射出面４ａの中心と視認者１０のアイポイント中心１５とを結ぶ線に対し垂直な方向において、視認者１０のアイリプス１４のうち導光体２とは反対側の外縁とアイポイント中心１５との距離をＤＬとする。一般に、距離ＤＬは、例えば７５ｍｍ程度である。

【0037】

所定の射出面４ａの中心と視認者１０のアイポイント中心１５とを結ぶ線に対し垂直な方向において、視認者１０のアイリプス１４のうち導光体２側の外縁とアイポイント中心１５との距離をＤＲとする。一般に、距離ＤＲは、例えば７５ｍｍ程度である。
なお、Ｌ、ＤＬ、ＤＲは、例示した値に限らず、光学装置１が搭載される機器１１（本実施形態では車種）によって定まる値である。

【0038】

所定の射出面４ａの中心と視認者１０のアイポイント中心１５とを結ぶ線と平坦部３の法線とのなす角度をθとする。
θ－ｔａｎ^－１（ＤＬ／Ｌ）の式で表される角度をθｍｉｎとする。
θ＋ｔａｎ^－１（ＤＲ／Ｌ）で表される角度をθｍａｘとする。
導光体２は、死角領域１３から入射面２ａに入射し導光体２の内部を伝搬されて射出面４ａから射出する外景光ＬＶの射出角θ_２が、θｍａｘとθｍｉｎの間にあるように設計されている。

【0039】

次に、再び図５に示すように、射出面４ａと傾斜面４ｂとが交わる点４ｃを通り、θｍｉｎを平坦部３の法線に対称とした角度で平坦部３に入射する直線を直線Ａとする。直線Ａと平行で、且つ、傾斜面４ｂと平坦部３とが交わる点（すなわち、点Ｐ２）に入射する直線を直線Ｂとする。
直線Ａと平坦部３とが交わる点を点Ｐ１、直線Ｂと平坦部３とが交わる点を点Ｐ２、射出面４ａと平坦部３とが交わる点を点Ｐ３とする。なお、Ｐ２は、傾斜面４ｂと平坦部３とが交わる点ということもできる。そして、点Ｐ１と点Ｐ３との距離をＦａ、点Ｐ２と点Ｐ３との距離をＦｂとする。距離Ｆｂは、例えば、１ｍｍ程度である。

【0040】

このとき、本実施形態の光学装置１は、Ｆａ＜Ｆｂの関係にある。すなわち、直線Ａと平坦部３とが交わる点Ｐ１は、平坦部３の途中にある。そのため、上述した所定方向の外光ＬＤ（すなわち、平坦部３に各方向から到来する光のうち、平坦部３での反射および進入により視認者１０のアイリプス１４に到達することになる外光ＬＤ）は、直線Ａと直線Ｂの間の領域を進む光である。そのことから、第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。言い換えれば、第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂとの間の領域を遮蔽するように配置されている。

【0041】

第２遮光部５２を直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置することで、平坦部３に入射する所定方向の外光ＬＤを第２遮光部５２によって遮断することが可能である。言い換えれば、第２遮光部５２は、所定方向の外光ＬＤが平坦部３に入射されることを防ぐことが可能である。なお、所定方向の外光ＬＤのうち、直線Ｂに対して入射面２ａとは反対側の領域に入射する外光ＬＤは、第１遮光部５１によって導光体２への入射が遮断される。

【0042】

また、射出面４ａから射出されて視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶは、直線Ｃに対して平坦部３とは反対側の領域を進む。そのことから、第２遮光部５２は、直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されている。これにより、複数の射出面４ａから射出されて視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶの進路を阻害しない位置に第２遮光部５２を配置することが可能である。

【0043】

なお、第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂとに掛かり、且つ、直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されていれば、任意の形状、配置位置、配置角度とすることが可能である。

【0044】

ここで、上述した第１実施形態の光学装置１と比較するため、比較例の光学装置１００について説明する。なお、比較例の光学装置１００は、本開示の出願人が創作したものであり、従来技術ではない。

【0045】

図７に示すように、比較例の光学装置１００は、第１実施形態で説明した光学装置１と比較して、第２遮光部５２を備えていないことを除き、同一の構成である。すなわち、比較例の光学装置１００は、第１遮光部５１を備えているが、第２遮光部５２を備えていない。そのため、比較例の光学装置１００は、所定方向の外光ＬＤが平坦部３に入射する。具体的には、例えば図７で符号ＬＤ４を付した矢印に示すように、所定方向の外光ＬＤのうち平坦部３に入射する一部の外光ＬＤ４は、平坦部３で反射し、視認者１０のアイリプス１４に到達する。また、符号ＬＤ５を付した矢印に示すように、所定方向の外光ＬＤのうち平坦部３に入射する他の一部の外光ＬＤ５は、平坦部３から導光体２の内部に進み、第２面２ｃで反射した後、別の平坦部３から視認者１０のアイリプス１４に到達する。その場合、視認者１０は、比較例の光学装置１００から射出される外景光ＬＶ２、ＬＶ１と重畳して外光ＬＤ４、ＬＤ５を視認することになるので、外景像の視認性が低下するといった問題がある。

【0046】

上述した比較例の光学装置１００と比較して、第１実施形態の光学装置１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態の光学装置１は、遮光部５１、５２として、傾斜面４ｂに入射する外光ＬＤを遮断する第１遮光部５１と、平坦部３に入射する所定方向の外光ＬＤを遮断する第２遮光部５２とを有している。そして、第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。

【0047】

これによれば、第２遮光部５２により、所定方向の外光ＬＤが平坦部３で視認者１０のアイリプス１４に向けて反射するといったことが防がれる。また、所定方向の外光ＬＤが平坦部３から導光体２の内部に進み第２面２ｃで反射した後、別の平坦部３から視認者１０のアイリプス１４に向けて射出するといったことが防がれる。なお、第１遮光部５１により、外光ＬＤが傾斜面４ｂから導光体２の内部に進み、平坦部３または射出面４ａから視認者１０のアイリプス１４に向けて射出するといったことも防がれる。そのため、視認者１０に表示される死角領域１３の外景像に外光ＬＤが重畳することが抑制される。したがって、この光学装置１は、視認者１０に対し死角領域１３の外景像を明瞭に表示し、その視認性を向上することができる。

【0048】

さらに、第１実施形態では、直線Ａを、射出面４ａと傾斜面４ｂとが交わる点４ｃを通り、θｍｉｎを平坦部３の法線に対称とした角度で平坦部３に入射する直線として定義している。そして、その直線Ａに掛かるように第２遮光部５２を配置している。これにより、第２遮光部５２は、直線Ａ以上の入射角で平坦部３に到来する外光ＬＤを遮断することが可能である。したがって、第２遮光部５２は、視認者１０のアイリプス１４の全域に対して外光ＬＤが到達することを防ぐことができる。

【0049】

また、第１実施形態では、第２遮光部５２を直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置しているので、第２遮光部５２を不要な部位に配置することなく、所定方向の外光ＬＤが視認者１０に到来することを防ぐために必要な部位に配置できる。

【0050】

（２）第１実施形態では、第２遮光部５２は、直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されている。
これによれば、複数の射出面４ａから射出されて視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶの進路を第２遮光部５２が阻害しない。したがって、この光学装置１は、視認者１０に対し死角領域１３の外景像を明瞭に表示し、その視認性を向上することができる。

【0051】

（３）第１実施形態では、第２遮光部５２と平坦部３とは接しておらず、平坦部３は空気と接している。
これによれば、導光体２の平坦部３における全反射条件を維持し、導光体２の内部で外景光ＬＶを伝搬させることができる。

【0052】

（４）第１実施形態では、第２遮光部５２は、射出面４ａから射出されて視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶが通る領域にかからないように配置されている。
これによれば、複数の射出面４ａから射出されて視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶの進路を第２遮光部５２が阻害しない。したがって、この光学装置１は、視認者１０に対し死角領域１３の外景像を明瞭に表示し、その視認性を向上することができる。

【0053】

（５）第１実施形態では、第２遮光部５２は、光吸収材、光拡散材および再帰性反射材のうちいずれか１つを含んで構成されている。
これによれば、第２遮光部５２を構成する材料が例示される。

【0054】

（６）第１実施形態では、導光体２の内部を進む外景光ＬＶにおいて、平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角、および、第２面２ｃに対する平坦部３で反射した外景光ＬＶの入射角をΦ、導光体２の屈折率をｎ_１、導光体２に接する媒質の屈折率をｎ_２としたとき、導光体２は、ｓｉｎΦ＞ｎ_２／ｎ_１ の関係を満たすように構成されている。
これによれば、平坦部３は、外景光ＬＶを第２面２ｃに向けて全反射させることが可能である。また、第２面２ｃも、平坦部３で反射した外景光ＬＶを第１面２ｂに向けて全反射させることが可能である。したがって、導光体２は、半透過ミラーおよびミラーを用いることなく、平坦部３および第２面２ｃにおける全反射条件を満たすことができる。

【0055】

（７）第１実施形態では、導光体２の外部から入射面２ａに入射する外景光ＬＶと平坦部３の法線とのなす角度をθ_１、導光体２の内部を進む外景光ＬＶにおいて平坦部３に対する外景光ＬＶの入射角をΦとしたとき、導光体２は、θ_１＜Φ の関係を満たすように構成されている。
これによれば、導光体の平坦部３にて外景光ＬＶを全反射させるように、入射面２ａの角度が設定される。

【0056】

（第２実施形態）
第２実施形態について図８を参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、第２遮光部５２の配置を変更し、さらに全反射維持部６を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0057】

図８に示すように、第２実施形態では、第２遮光部５２は平坦部３に接している。第２遮光部５２は、複数の平坦部３それぞれに対して設けられる。第２遮光部５２の材料は、第１実施形態と同じく、例えば、光吸収材、光拡散材、再帰性反射材などが用いられる。第２遮光部５２は、平坦部３の表面に対し、例えば、印刷や蒸着などの任意の工程により形成することが可能である。

【0058】

図８に示した直線Ａ、Ｂ、Ｃは、第１実施形態で説明したものと同じである。第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。言い換えれば、第２遮光部５２は、平坦部３のうち少なくとも直線Ａと直線Ｂとの間の領域を遮蔽するように配置されている。これにより、第２遮光部５２は、平坦部３に入射する所定方向の外光ＬＤ（すなわち、平坦部３に各方向から到来する光のうち、平坦部３での反射および進入により視認者１０のアイリプス１４に到達することになる外光ＬＤ）を遮断することが可能である。

【0059】

また、第２遮光部５２は、平坦部３に接しているので、自ずと、直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されている。したがって、第２遮光部５２は、複数の射出面４ａから射出して視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶの進路を阻害することがない。

【0060】

さらに、第２実施形態では、導光体２の内部に全反射維持部６が設けられている。全反射維持部６は、導光体２の内部において、平坦部３よりも第２面２ｃ側で、第２遮光部５２と対応する位置に設けられている。全反射維持部６は、第２遮光部５２と同一またはそれ以上の大きさに設定されている。全反射維持部６のうち第２面２ｃ側の面は、平坦部３と平行な平面となっている。また、全反射維持部６の屈折率は、導光体２の内部屈折率より小さく、且つ、全反射維持部６の屈折率と導光体２の内部屈折率との差は０．１１以上である。そして、第２実施形態においても、導光体２は、上述した式２の関係を満たすように各部位の角度および材質などが設計されている。第２実施形態では、上述した式２において、導光体２の一部に接する媒質が全反射維持部６となる。したがって、第２実施形態においても、導光体２と全反射維持部６との界面で全反射条件を維持し、導光体２の内部で外景光ＬＶを伝搬させることができる。すなわち、図８に示すように、導光体２の内部を伝播する外景光ＬＶは、全反射維持部６のうち第２面２ｃ側の界面で全反射する。

【0061】

全反射維持部６は、例えば、空気層で形成されている。全反射維持部６の製造方法として、次の方法が考えられる。例えば、製造過程において、導光体２の材料を複数個の部材で構成し、そのうち一部の部材に全反射維持部６を形成するための凹部を設け、その後、その複数個の部材を接合することで、導光体２の内部に全反射維持部６としての空気層を形成することが可能である。

【0062】

以上説明した第２実施形態の光学装置１は、第１実施形態と同一の作用効果を奏することができ、さらに次の作用効果も奏することができる。

【0063】

第２実施形態では、第２遮光部５２と平坦部３とが接している。そして、導光体２の内部において、平坦部３よりも第２面２ｃ側で、第２遮光部５２と対応する位置に全反射維持部６がある。全反射維持部６の屈折率は導光体２の内部屈折率より小さく、且つ、全反射維持部６の屈折率と導光体２の内部屈折率との差は０．１１以上である。
これによれば、導光体２と全反射維持部６との界面で全反射条件を維持し、導光体２の内部で外景光ＬＶを伝搬させることができる。

【0064】

（第３実施形態）
第３実施形態について図９を参照して説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対して、第２遮光部５２と全反射維持部６の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0065】

図９に示すように、第３実施形態では、導光体２の平坦部３と全反射維持部６１とが接している。そして、その全反射維持部６１のうち導光体２とは反対側に第２遮光部５２が設けられている。全反射維持部６１と第２遮光部５２は、複数の平坦部３それぞれに対して設けられる。第２遮光部５２の材料は、第１実施形態等と同じく、例えば、光吸収材、光拡散材、再帰性反射材などが用いられる。第２遮光部５２は、全反射維持部６１に直接接していてもよく、または、第２遮光部５２と全反射維持部６１との間に別の媒体（例えば、接着剤）を含んでいてもよい。

【0066】

図９に示した直線Ａ、Ｂ、Ｃは、第１実施形態で説明したものと同じである。第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂに掛かるように配置されている。言い換えれば、第２遮光部５２は、平坦部３のうち少なくとも直線Ａと直線Ｂとの間の領域を遮蔽するように配置されている。これにより、第２遮光部５２は、平坦部３に入射する所定方向の外光ＬＤ（すなわち、平坦部３に各方向から到来する光のうち、平坦部３での反射および進入により視認者１０のアイリプス１４に到達することになる外光ＬＤ）を遮断することが可能である。

【0067】

また、第２遮光部５２は、直線Ｃよりも平坦部３側の領域に配置されている。したがって、第２遮光部５２は、複数の射出面４ａから射出して視認者１０のアイリプス１４に向かう外景光ＬＶの進路を阻害することがない。

【0068】

上述したように、全反射維持部６１は、導光体２の平坦部３と第２遮光部５２との間に設けられている。導光体２の平坦部３と全反射維持部６１とは面接触（すなわち、密着）している。また、全反射維持部６１の屈折率は、導光体２の内部屈折率より小さく、且つ、全反射維持部６１の屈折率と導光体２の内部屈折率との差は０．１１以上である。全反射維持部６１は、例えば、フッ化マグネシウムで形成されている。そして、第３実施形態においても、導光体２は、上述した式２の関係を満たすように各部位の角度および材質などが設計されている。なお、第３実施形態では、上述した式２において、導光体２の平坦部３の一部に接する媒質が全反射維持部６１となる。したがって、第３実施形態においても、導光体２の平坦部３と全反射維持部６１との界面で全反射条件を維持し、導光体２の内部で外景光ＬＶを伝搬させることができる。すなわち、図９に示すように、導光体２の内部を伝播する外景光ＬＶは、平坦部３と全反射維持部６１との界面で全反射する。

【0069】

以上説明した第３実施形態の光学装置１は、第１実施形態と同一の作用効果を奏することができ、さらに次の作用効果も奏することができる。

【0070】

第３実施形態では、第２遮光部５２と平坦部３との間に全反射維持部６１がある。その全反射維持部６１と平坦部３とは接している。全反射維持部６１の屈折率は導光体２の内部屈折率より小さく、且つ、全反射維持部６１の屈折率と導光体２の内部屈折率との差は０．１１以上である。
これによれば、平坦部３と全反射維持部６１とが接しているので、平坦部３における全反射条件を維持し、導光体２の内部で外景光ＬＶを伝搬させることができる。

【0071】

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、光学装置１が搭載される「視認者１０の視点が定まっている機器１１」として車両を例に説明したが、それに限らず、光学装置１は、視認者１０の視点が定まっている種々の機器１１に搭載することができる。

【0072】

（２）上記各実施形態では、複数のプリズム部４を三角形にしたが、それに限らず、例えば、台形など任意の形状にしてもよい。

【0073】

（３）上記各実施形態では、入射面２ａを第１面２ｂと第２面２ｃとを繋ぐ面に形成したが、それに限らず、例えば、図１０に示したように、入射面２ａは、第２面２ｃ側の一部をプリズム状にすることで形成してもよい。その場合、第２面２ｃ側のプリズムに形成される複数の入射面２ａと平坦部３の法線とのなす角Ψと、射出面４ａと平坦部３の法線とのなす角Ψとは同一とされる。

【0074】

（４）上記各実施形態では、第２遮光部５２は、直線Ａと直線Ｂとに掛かるようにして平坦部３の一部に設けたが、それに限らず、第２遮光部５２は平坦部３の全部を覆うように設けてもよい。

【0075】

（５）上記各実施形態では、視認者１０の前方の視界の範囲内に設けられる障害物として右フロントピラー（すなわち、右Ａピラー）を例示したが、それに限らず、光学装置が車両に搭載される場合、障害物は左Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラー、Ｄピラーであってもよい。

【0076】

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0077】

２ 導光体
２ａ 入射面
２ｂ 第１面
２ｃ 第２面
３ 平坦部
４ プリズム部
４ａ 射出面
４ｂ 傾斜面
５１ 第１遮光部
５２ 第２遮光部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】