7855997 光学部材

(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】2026-04-27

(45)【発行日】2026-05-11

(54)【発明の名称】光学部材

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/00 20060101AFI20260428BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20260428BHJP

   B60R 1/04 20060101ALN20260428BHJP

【ＦＩ】

G02B6/00 301

F21V8/00 310

F21V8/00 330

B60R1/04 G

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022204523

(22)【出願日】2022-12-21

(65)【公開番号】P2024089261

(43)【公開日】2024-07-03

【審査請求日】2025-03-07

(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】安藤 浩

(72)【発明者】

【氏名】舘 鋼次郎

【審査官】堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１４３０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９１０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７１１１１４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２４３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５４５１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｂ６０Ｒ １／０４

Ｇ０２Ｂ２７／０１－２７／０２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外景光を内部で反射させて導光する光学部材であって、
前記外景光が入射する入射面（２ａ）と、前記入射面から入射した入射光が最初に到達し、前記入射光の反射および外部への射出を行う射出面（２ｂ）と、前記射出面に対して対向配置され、前記入射光のうち前記射出面で反射した反射光を前記射出面に向けて反射する反射面（２ｃ）とを有する導光体（２）を備え、
前記射出面は、傾斜角が異なるとともに、前記射出面の基準面に対して傾斜する複数の傾斜面（３１、３２、３３）により構成される複数のプリズム部（３）を有し、
前記反射面は、複数の前記傾斜面のうち１つの面と同じ傾斜角とされた面である同一傾斜面（４１）を有する、光学部材。

【請求項2】

複数の前記傾斜面のうち前記入射光の一部を外部に射出する１つの前記傾斜面を射出部（３３）として、前記射出部は、前記入射面と平行である、請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記射出面を構成する複数の前記プリズム部を第１プリズム部として、
前記反射面は、前記入射光のうち前記射出面で反射した光を前記射出面に反射する面である反射部（４１）と、前記反射部に隣接する隣接面（４２）とを有する複数の第２プリズム部（４）を有する、請求項１に記載の光学部材。

【請求項4】

前記反射部は、複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）と平行である、請求項３に記載の光学部材。

【請求項5】

前記導光体の屈折率をｎとし、複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）および前記反射面に対する法線方向と前記入射光が進む方向とのなす角度をδとして、
前記１つの傾斜面および前記反射面は、ｓｉｎδ＞１／ｎを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。

【請求項6】

前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向であって、前記射出面の基準面に垂直な方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記入射面における前記外景光の入射方向と前記厚み方向とのなす角度をθとし、前記入射光のうち前記射出面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をφとし、前記入射光のうち前記反射面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をεとして、
複数の前記傾斜面のうち前記入射光を反射する１つの前記傾斜面（３１）、および前記入射面は、ε＞φ＞θを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。

【請求項7】

前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向であって、前記射出面の基準面に垂直な方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記入射光のうち前記射出面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をφとし、前記入射面と前記厚み方向とのなす角度をψとして、
前記入射面は、ψ＜φを満たすように傾斜している、請求項１に記載の光学部材。

【請求項8】

前記射出面は、３つ以上の前記傾斜面を有する、請求項１に記載の光学部材。

【請求項9】

前記導光体において前記入射光が前記射出面および前記反射面で反射して進む方向であって、前記射出面の基準面に平行な方向を導光方向（Ｄ１）とし、複数の前記傾斜面のうち前記入射光の一部を反射する１つの面を第１傾斜面（３１）、前記第１傾斜面に隣接する面を第２傾斜面（３２）、前記第２傾斜面を挟んで前記第１傾斜面とは反対側に配置され、前記入射光の一部を外部に射出する面を第３傾斜面（３３）として、
前記射出面は、前記導光方向における前記第１傾斜面の第１幅（Ｐａ１～Ｐａ（ｍ＋１））と、前記導光方向における前記第２傾斜面から前記第３傾斜面までの第２幅（Ｐｂ１～Ｐｂ（ｍ＋１））との比が異なる複数の領域（２ｂａ～２ｂｃ）を有し、
複数の前記領域は、前記入射面から遠い位置にある前記領域ほど前記第２幅に対する前記第１幅の比が小さい、請求項８に記載の光学部材。

【請求項10】

前記射出面と前記反射面とを繋ぐ方向であって、前記射出面の基準面に垂直な方向を厚み方向（Ｄ２）とし、前記射出面から前記入射面のうち前記射出面とは反対側の端部（２ａ１）までの距離を入射面高さ（Ｔｄ）として、
前記入射面高さは、前記射出面と前記反射面との前記厚み方向における間隔（Ｔｓ）よりも大きく、
前記端部と前記反射面のうち前記入射面の側の端部（２ｃ１）とを直線状に繋ぐ仮想直線（ＶＬ）と、前記厚み方向とのなす角度をξとし、前記入射光のうち前記射出面に向かう光が進む方向と前記厚み方向とのなす角度をφとして、
前記導光体は、ξ＜φを満たす、請求項１に記載の光学部材。

【請求項11】

前記反射面を第１反射面として、前記導光体は、内部に前記入射光を前記第１反射面に反射する第２反射面（５ａ、８）を有し、
前記第２反射面は、前記第１反射面のうち前記同一傾斜面に対して平行である、請求項１に記載の光学部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入射面から入射した光の一部を内部で反射させ、入射した光およびその反射光を入射面とは異なる面から外部に射出する光学部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の光学部材としては、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の光学部材は、外景光が入射する入射面、入射面から入射した外景光が最初に向かう第一の面、および第一の面に対向する第二の面を有する導光体と、第一の面側に配置される半透過ミラーとを有する。この光学部材は、入射面から入射した外景光の一部が半透過ミラーで第二の面に反射され、残部が半透過ミラーにおいて吸収または透過すると共に、第二の面において半透過ミラーで反射した光を第二の面側に反射させる。そして、この光学部材は、第一の面に複数のプリズムを有するプリズムシートが配置されており、半透過ミラーを透過した光が複数のプリズムを介して外部に射出される構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

近年、この種の光学部材は、複数のプリズムが配置された射出面の側において、ユーザに光学部材の後方の光景を視認させる表示領域（以下「表示視域」という）を広く確保しつつ、薄型化されることが求められている。光学部材のうち平行配置された第一の面および第二の面の距離、すなわち厚みは、第一の面および第二の面に対する外景光の入射角度と、表示視域の幅と、往復回数とにより決まる。そして、表示視域を広く確保しつつ、光学部材の厚みを薄くするためには、入射した外景光が第一の面と第二の面との間で往復する回数（以下「往復回数」という）を多くする必要がある。

【0005】

しかしながら、往復回数を増やすと、第一の面に入射する外景光同士の境界、すなわち、往復回数が異なり、かつ隣接する外景光同士の境界が増加し、表示視域における外景の連続性が損なわれうる。また、光学部材は、第一の面が半透過ミラーで構成されている場合、導光される外景光のうち往復回数が多いものほど輝度が低下するため、表示視域における輝度変化が大きくなってしまう。このように、単に光学部材を薄肉化し、入射した外景光の往復回数を増やした構成とした場合、表示視域における視認性を確保することが難しい。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑み、薄肉化され、表示視域を広くしつつも、表示視域における外景の視認性が確保することが可能な光学部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の光学部材は、外景光を内部で反射させて導光する光学部材であって、外景光が入射する入射面（２ａ）と、入射面から入射した入射光が最初に到達し、入射光の反射および外部への射出を行う射出面（２ｂ）と、射出面に対して対向配置され、入射光のうち射出面で反射した反射光を射出面に向けて反射する反射面（２ｃ）とを有する導光体（２）を備え、射出面は、傾斜角が異なるとともに、射出面の基準面に対して傾斜する複数の傾斜面（３１、３２、３３）により構成される複数のプリズム部（３）を有し、反射面は、複数の傾斜面のうち１つの面と同じ傾斜角とされた面である同一傾斜面（４１）を有する。

【0008】

この光学部材は、入射面と、射出面と、反射面とを有する導光体を備え、射出面が複数の傾斜面で構成された複数のプリズム部を有してなる。そして、反射面は、プリズム部のうち１つの傾斜面と同一の傾斜とされた同一傾斜面を有している。これによれば、入射面から導光体内部に入射した後、射出面で反射して反射面に向かう光の角度が、導光体内部で射出面に向かう光の角度よりも大きくなる。この結果、反射面と射出面との間隔、すなわち厚みを小さくしても、入射光の反射面と射出面との１往復における幅が大きくなり、表示視域を広く確保することができる。また、上記した入射光の反射面と射出面との１往復における幅が所定以上に確保されるため、厚みを小さくしても、導光体内部における往復回数を過度に増やす必要がなくなる。したがって、この光学部材は、薄肉化され、表示視域を広くしつつも、表示視域における外景の視認性が確保することが可能となっている。

【0009】

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】

【0010】

【図1】第１実施形態の光学部材を示す断面図である。

【図2】第１実施形態の光学部材における導光の説明図である。

【図3】図１中のＩＩＩ領域を示す拡大断面図である。

【図4】射出面のプリズム部を構成する各傾斜面の傾斜角度と導光との関係を示す模式図である。

【図5】背面の傾斜角度およびこれによる導光の隙間抑制の説明図である。

【図6】比較例の光学部材および導光を示す模式図である。

【図7】第２実施形態の光学部材を示す断面図である。

【図8】第２実施形態における射出面の第１領域ないし第３領域のプリズム部および幅を示す模式図である。

【図9】第２実施形態の光学部材における導光の説明図である。

【図10】第２実施形態の光学部材の第１変形例を示す断面図である。

【図11】第２実施形態の光学部材の第２変形例を示す断面図である。

【図12】図１１の光学部材における導光の説明図である。

【図13】プリズム部を有する反射面に起因する光線の隙間の説明図である。

【図14】第２実施形態の光学部材の第３変形例を示す断面図である。

【図15】図１４中のＸＶ領域を示す拡大断面図である。

【図16】図１５に相当する図であって、空洞層の形成工程を示す拡大断面図である。

【図17】図１５に相当する図であって、空洞層に代わって反射層を有する変形例を示す拡大断面図である。

【図18】他の実施形態の光学部材を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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

【0012】

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

【0013】

図４では、光学部材１内における導光を分かり易くするため、光学部材１に入射した光および光学部材１から外部に射出する光にハッチングを施している。

【0014】

光学部材１は、例えば図１に示すように、透光性材料で構成された導光体２を備える。導光体２は、外部からの光を内部に入射させる入射面２ａと、入射面２ａに隣接する射出面２ｂ、射出面２ｂと対向配置される反射面２ｃと、射出面２ｂと反射面２ｃとを繋ぐ終端面２ｄと、入射面２ａと反射面２ｃとを繋ぐ背面２ｅとを備える。光学部材１は、入射面２ａから外部の光を導光体２の内部に入射させ、入射した光の一部を射出面２ｂと反射面２ｃとの間で反射を繰り返させつつ、射出面２ｂの一部で光を外部に射出させる。これにより、光学部材１は、射出面２ｂ側にいるユーザに死角領域の光景をユーザに視認させる。

【0015】

以下、説明の便宜上、例えば図２に示すように、外部から導光体２に入射する光を「外景光Ｌ_１」と称し、外景光Ｌ_１のうち入射面２ａから導光体２の内部に入射した光を「入射光」と称する。入射光のうち入射面２ａから射出面２ｂに直接入射する光を「第１入射光Ｌ_２１」と称し、入射光のうち射出面２ｂの一部で反射し、反射面２ｃに向かう反射光を「第２入射光Ｌ_２２」と称する。また、第２入射光Ｌ_２２が反射面２ｃで反射し、射出面２ｂに向かう光を「第３入射光Ｌ_２３」と称する。また、射出面２ｂの一部から外部に射出される光を「射出光Ｌ_３」と称し、終端面２ｄから外部に抜ける光を「残光Ｌ_４」と称する。

【0016】

導光体２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル等の樹脂材料やガラスなどの透光性の材料からなる。導光体２は、例えば図２に示すように、入射光が射出面２ｂのうち後述する第１傾斜面３１および反射面２ｃで全反射し、内部で導光されるように設計されている。この詳細については後述する。導光体２は、入射面２ａの部分の最大厚みＴｄが、射出面２ｂと反射面２ｃとが対向する部分の厚みＴｓよりも大きい構成となっている。言い換えると、入射光が射出面２ｂおよび反射面２ｃで反射しながら進む方向を「導光方向Ｄ１」として、導光体２は、導光方向Ｄ１のうち射出面２ｂと反射面２ｃとが対向する部分の厚みが他の部分よりも薄い構成となっている。なお、導光方向Ｄ１とは、射出面２ｂのうち入射面２ａ側の端部から終端面２ｄ側の端部に向かう方向ともいえる。また、最大厚みＴｄは、入射面高さともいえる。

【0017】

入射面２ａは、外景光Ｌ_１を導光体２の内部に入射させる面である。射出面２ｂと反射面２ｃとを繋ぐ方向を「厚み方向Ｄ２」として、入射面２ａは、厚み方向Ｄ２に対して、傾斜角度ψ（＜９０°）で傾斜している。入射面２ａは、傾斜角度ψが、第１入射光Ｌ_２１の導光角φよりも小さくなっている。導光角φとは、第１入射光Ｌ_２１の進む方向（入射方向）と厚み方向Ｄ２とのなす角度を意味する。入射面２ａに入射する外景光Ｌ_１の進む方向と厚み方向Ｄ２とのなす角度を「入射角θ」として、屈折の条件よりψ＜π／２－φであれば、第１入射光Ｌ_２１は、φが外景光Ｌ_１の入射角θよりも大きくなる方向に屈折する。つまり、ψ＜π／２－φを満たす場合、第１入射光Ｌ_２１は、射出面２ｂのより広い範囲に導光される。

【0018】

射出面２ｂは、例えば図３に示すように、それぞれ傾斜角度が異なる第１傾斜面３１、第２傾斜面３２および第３傾斜面３３を有した構成の複数の第１プリズム部３により構成されている。ここで、「傾斜面」とは、射出面２ｂ全体を平坦化して得られる仮想平面を「射出面２ｂの基準面」として、射出面２ｂの基準面に対して傾斜した面をいう。射出面２ｂは、複数の第１プリズム部３が導光方向Ｄ１に沿って繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。第１プリズム部３は、例えば、第１傾斜面３１、第２傾斜面３２および第３傾斜面３３が導光方向Ｄ１に沿ってこの順に配置されてなる。

【0019】

第１傾斜面３１は、例えば図２や図３に示すように、第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３を全反射により反射する面であり、ミラーとして機能する。第１傾斜面３１は、例えば図４に示すように、厚み方向Ｄ２に対して角度α１で傾斜している。具体的には、第１傾斜面３１は、角度α１が導光角φよりも大きく、かつ９０°未満とされる。第１傾斜面３１は、第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３の進む方向と第１傾斜面３１に対する法線方向とのなす角度が導光角φよりも大きくなるように傾斜している。これにより、第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３は、φ＜α１を満たすことで第１傾斜面３１に入射すると共に、α１＜π／２を満たすことで、厚み方向Ｄ２に対する角度が導光角φよりも大きいεとなるように第１傾斜面３１で反射される。

【0020】

また、導光体２の構成材料の屈折率をｎとし、外部を空気（屈折率１）とし、第１傾斜面３１に対する法線方向と第１入射光Ｌ_２１の進む方向とのなす角度をδとして、導光体２は、以下の（１）式、（２）式を満たす設計となっている。

【0021】

ｓｉｎδ≧１／ｎ・・・（１）
δ＝φ＋π／２－α１・・・（２）
これにより、導光体２は、半透過ミラーや反射率が高い材料で構成されたミラーを有さずとも、全反射により第１傾斜面３１で第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３を反射させることが可能となる。

【0022】

第２傾斜面３２は、第１傾斜面３１に隣接する面であり、厚み方向Ｄ２に対してα１とは異なる角度β１で傾斜している。第２傾斜面３２は、第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３が直接入射して意図しない反射をしないように、傾斜の角度β１が導光角φよりも小さくなっている。これにより、第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３のうち第１傾斜面３１に到達しなかった光は、第２傾斜面３２に遮られることなく、第３傾斜面３３に入射することとなる。第２傾斜面３２は、意図しない外光の侵入に起因するゴースト像の発生抑制のため、図示しない光吸収膜により覆われた状態とされてもよい。

【0023】

第３傾斜面３３は、例えば図２や図４に示すように、入射した第１入射光Ｌ_２１および第３入射光Ｌ_２３を外部に射出光Ｌ_３として射出する面である。第３傾斜面３３は、例えば図４に示すように、厚み方向Ｄ２に対する角度がα１、β１とは異なるγで傾斜している。第３傾斜面３３は、γがψと等しい傾斜、すなわち入射面２ａと平行とされることが好ましい。これにより、射出光Ｌ_３が外景光Ｌ_１と同じ角度で射出されることとなり、外景光Ｌ_１による光景と射出光Ｌ_３による光景とのズレが抑制され、射出面２ｂにおける視認性が向上する。

【0024】

反射面２ｃは、本実施形態では、反射部４１と、これに隣接する隣接面４２とによりなる複数の第２プリズム部４を有してなる。反射面２ｃは、複数の第２プリズム部４が導光方向Ｄ１に沿って繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。

【0025】

反射部４１は、例えば図２に示すように、第２入射光Ｌ_２２を全反射により反射する面であり、ミラーとして機能する。反射部４１は、例えば図３に示すように、厚み方向Ｄ２に対する角度がα１で傾斜しており、第１傾斜面３１と同一の傾斜の同一傾斜面である。つまり、反射部４１は、第１傾斜面３１に対して平行となっている。これにより、反射部４１に対する第２入射光Ｌ_２２の入射角度がδとなり、上記の（１）式を満たすため、反射部４１は、第１傾斜面３１と同様に、入射光の全反射が生じる設計となっている。そして、反射部４１で反射された第３入射光Ｌ_２３は、第１入射光Ｌ_２１と同様に導光角φの光線となって射出面２ｂに向かうこととなる。

【0026】

隣接面４２は、反射部４１に隣接する面であり、厚み方向Ｄ２に対して反射部４１とは異なる角度で傾斜している。隣接面４２は、例えば、第２入射光Ｌ_２２が直接入射しないように、厚み方向Ｄ２に対する傾斜角度が適宜調整される。

【0027】

終端面２ｄは、射出面２ｂと反射面２ｃとを繋ぐ面であり、例えば、所定の角度で傾斜した傾斜面となっている。終端面２ｄは、第１傾斜面３１および反射部４１で繰り返し反射されて第３傾斜面３３に到達しなかった、入射光Ｌ_２の一部が残光Ｌ_４として外部に射出する。

【0028】

なお、終端面２ｄは、図示しない光吸収膜を配置する等の遮光処理を施されてもよい。これにより、残光Ｌ_４の漏れ出しによるゴーストの発生を抑制することができる。また、終端面２ｄは、複数の第１プリズム部３のうち入射面２ａとは反対側の端部に位置するものの第３傾斜面３３と連続性を有する構成、すなわち第３傾斜面３３と同一の傾斜であってもよい。この場合、終端面２ｄからの残光Ｌ_４も射出光Ｌ_３となり、光線の損失を抑制することができる。

【0029】

背面２ｅは、例えば図２に示すように、入射面２ａのうち射出面２ｂとは反対側の端部２ａ１と、反射面２ｃのうち終端面２ｄとは反対側の端部２ｃ１とを直線状に繋ぐ傾斜面となっている。背面２ｅは、厚み方向Ｄ２に対する角度が導光角φよりも小さいξで傾斜している。これにより、図５に示すように、第１入射光Ｌ_２１の一部が端部２ｃ１の近傍を通過すると共に、第２入射光Ｌ_２２の一部が端部２ｃ１の近傍の反射部４１に入射することとなる。つまり、近傍を通過する第１入射光Ｌ_２１と端部２ｃ１の近傍の反射部４１で反射した第３入射光Ｌ_２３との間における隙間（すなわち導光の隙間）が生じることが抑制されるため、射出面２ｂにおいてユーザに視認させる光景の視認性が向上する。

【0030】

以上が、本実施形態の光学部材１の基本的な構成である。光学部材１は、上記した構成とされることで、導光体２とは別の材料によりなる半透過ミラーやミラーを有しなくても入射光を全反射により導光させることができる。また、光学部材１は、射出面２ｂと反射面２ｃとが対向する部分の厚みＴｓを従来よりも薄くしつつも、射出面２ｂにおける表示視域Ｓを広く確保することができる。

【0031】

なお、ここでいう表示視域Ｓとは、例えば図２に示すように、射出面２ｂの導光方向Ｄ１における両端の射出光Ｌ_３同士の最大幅を意味する。

【0032】

次に、光学部材１の厚みＴｓについて、図６に示す比較例の光学部材１００と対比して説明する。

【0033】

比較例の光学部材１００は、光学部材１と同様に、透光性の導光体１０１を有し、他の材料によりなる半透過ミラーやミラーを有さずに、全反射により外景光Ｌ_１を導光する構成となっている。光学部材１００は、入射面１０１ａ、射出面１０１ｂ、反射面１０１ｃおよび終端面１０１ｄを備え、射出面１０１ｂのうち光の反射部分である平坦部１０３と反射面１０１ｃとの対向部分の厚みＴが一様となっている。言い換えると、光学部材１００は、複数の平坦部１０３と反射面１０１ｃとが平行となっている。射出面１０１ｂは、入射光を外部に射出する面を有するプリズム部１０２と、入射光を全反射により反射する平坦部１０３とが繰り返し配列されてなる。プリズム部１０２は、入射光を外部に射出する射出部１０２ａと、入射面１０１ａ側の平坦部１０３に隣接する隣接面１０２ｂとを有してなる。光学部材１００は、第１入射光Ｌ_２１が平坦部１０３にて導光角φで反射して第２入射光Ｌ_２２となり、第２入射光Ｌ_２２が導光角φで反射面１０１ｃに入射し、全反射により射出面１０１ｂに反射する構成となっている。

【0034】

なお、比較例の光学部材１００では、平坦部１０３および反射面１０１ｃに対する法線方向が厚み方向Ｄ２となっている。

【0035】

ここで、光学部材１００における表示視域を広く確保するためには、入射光が平坦部１０３と反射面１０１ｃとを一往復したときの導光方向Ｄ１における幅を「往復幅Ｗ」として、往復幅Ｗを所定以上に確保する必要がある。そして、往復幅Ｗを広くするためには、光学部材１００の厚みＴを大きくする必要がある。光学部材１００における往復幅Ｗは、以下の（３）式で表される。

【0036】

Ｗ＝２×Ｔ×ｔａｎφ・・・（３）
つまり、光学部材１００は、表示視域を所定以上に確保するためには、入射角θに対して導光角φをできるだけ大きくするか、あるいは厚みＴを所定以上とする必要がある。しかしながら、後者の方法については薄型化のニーズに反するため、表示視域の確保および薄型化を両立するには、前者の方法が望ましい。

【0037】

ここで、入射面１０１ａに対する法線方向と外景光Ｌ_１の進む方向とのなす角度をα２とし、当該法線方向と第１入射光Ｌ_２１の進む方向とのなす角度をβ２とし、導光体１０１の屈折率をｎ_０として、導光角φは、以下の（４）式を満たす。また、入射面１０１ａの厚み方向Ｄ２に対する傾斜角度をψとしたとき、以下の（５）式、（６）式が成り立つ。

【0038】

ｓｉｎβ２＝ｓｉｎα２／ｎ_０・・・（４）
α２＝π／２－θ－ψ・・・（５）
β２＝π／２－φ－ψ・・・（６）
（４）式ないし（６）式によれば、導光角φを入射角θよりもできるだけ大きくするためには、α２を大きくする必要がある。しかしながら、α２を大きくすると、入射面１０１ａにおける外景光Ｌ_１の反射の割合が増加すると共に、入射面１０１ａと平行なプリズム部１０２の射出部分における入射光の反射の割合も増加するため、反射による光線の損失が懸念される。

【0039】

このため、光学部材１００は、表示視域を所定以上に確保しつつ、厚みＴを薄くすることに限界があり、表示視域の面積確保と薄型化と両立が難しい。

【0040】

一方、光学部材１における往復幅Ｗは、以下の（７）式で表される。

【0041】

Ｗ＝Ｔｓ×ｔａｎε＋Ｔｓ×ｔａｎφ＝Ｔｓ（ｔａｎε＋ｔａｎφ）・・・（７）
そして、光学部材１および比較例の光学部材１００の往復幅Ｗが同じである場合、（３）式および（７）式により、光学部材１の厚みＴｓと光学部材１００の厚みＴとの間には、（８）式が成り立つ。

【0042】

Ｔｓ＝２×Ｔ×ｔａｎφ／（ｔａｎε＋ｔａｎφ）・・・（８）
そして、光学部材１はφ＜ε＜π／２となる設計であるため、ｔａｎε＞ｔａｎφとなり、ｔａｎφ／（ｔａｎε＋ｔａｎφ）が１／２未満、すなわちＴｓ＜Ｔとなる。つまり、光学部材１は、光学部材１００と同じ表示視域を確保しつつも、薄型化された構成となっている。また、光学部材１は、光学部材１００とは異なり、α２を所定以上に大きくする必要がないため、入射面２ａおよび第３傾斜面３３における反射による光線損失が抑制される効果も得られる。

【0043】

本実施形態によれば、入射面２ａに入射角θで入射する外景光Ｌ_１がθより大きい導光角φの第１入射光Ｌ_２１となり、第１入射光Ｌ_２１が第１傾斜面３１でφより大きい導光角εの第２入射光Ｌ_２２で反射部４１に入射する光学部材１となる。これにより、光学部材１は、射出面２ｂと反射面２ｃとが対向する部分の厚みＴｓを薄くしつつも、入射光がこれらの間を一往復するのに要する往復幅Ｗを確保できるため、表示視域の確保および薄型化の両立が可能となる。また、導光体２とは異なる材料で構成される半透過ミラーやミラーを有さず、全反射により入射光を導光するため、導光体２内において光の吸収による光線の損失が抑制され、従来よりも射出面２ｂにおける外景の視認性が向上する。

【0044】

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

【0045】

本実施形態の光学部材１は、例えば図７に示すように、射出面２ｂの構成が変更されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。

【0046】

射出面２ｂは、本実施形態では、例えば、入射面２ａ側から終端面２ｄに向かって、第１領域２ｂａ、第２領域２ｂｂ、および第３領域２ｂｃにより構成されている。第１領域２ｂａおよび第２領域２ｂｂは、複数の第１プリズム部３が繰り返し配列されたプリズムアレイであるが、第１傾斜面３１の幅と第２傾斜面３２から第３傾斜面３３までの幅との比率が異なっている。第３領域２ｂｃは、第２傾斜面３２および第３傾斜面３３を有し、第１傾斜面３１を有しない複数のプリズム部が繰り返し配列されたプリズムアレイとなっている。

【0047】

以下、説明の便宜上、例えば図８に示すように、第１領域２ｂａおよび第２領域２ｂｂについて、第１傾斜面３１の導光方向Ｄ１における幅をそれぞれＰａ１、Ｐａ２とする。また、第１領域２ｂａないし第３領域２ｂｃについて、第２傾斜面３２から第３傾斜面３３までの導光方向Ｄ１における幅をそれぞれＰｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３とする。

【0048】

なお、図８では、第１プリズム部３の両端を結んだ仮想直線、および第２傾斜面３２の延長線をそれぞれ破線で示すと共に、該仮想直線と該延長線との交点Ｐを示している。図８の仮想直線は、導光方向Ｄ１に対して平行になっている。幅Ｐａ１、Ｐａ２は、第１傾斜面３１の端部から交点Ｐまでの幅であり、幅Ｐｂ１、Ｐｂ２は交点Ｐから第３傾斜面３３の端部までの幅である。つまり、幅Ｐａ１、Ｐａ２は、反射に寄与する第１幅、すなわち反射幅である。幅Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３は、射出に寄与する第２幅、すなわち射出幅である。以下、第１プリズム部３における反射幅と射出幅の合計に対する第１傾斜面３１の幅（反射幅）の比率を「反射幅の比率」という。

【0049】

第１領域２ｂａおよび第２領域２ｂｂは、Ｐａ１／Ｐｂ１＞Ｐａ２／Ｐｂ２が成り立つ構成となっている。言い換えると、第１領域２ｂａは、第２領域２ｂｂに比べて、ミラーとして機能する第１傾斜面３１の比率が高いプリズムアレイとなっている。つまり、本実施形態の光学部材１は、第３領域２ｂｃ、第２領域２ｂｂ、第１領域２ｂａの順に、プリズムアレイにおける第１傾斜面３１の比率が高くなる構成となっている。これにより、各領域２ｂａ～２ｂｃにおける射出光Ｌ_３の光量が略均一化され、表示視域における明るさが略一定となる。

【0050】

第１実施形態のように、射出面２ｂの全領域において、第１傾斜面３１の幅と第２傾斜面３２から第３傾斜面３３までの幅との比率が同じである場合、第１プリズム部３における反射幅の比率、すなわち反射率Ｒが一定となる。つまり、導光により反射回数が増えるほど一定の割合で入射光Ｌ_２の光量が低下することとなる。例えば、反射率Ｒ＝０．６であって、第１入射光Ｌ_２１の光量を１００％としたとき、射出面２ｂでの１回目の反射光の光量は１００×０．６＝６０％、残る射出光Ｌ_３の光量は１００－６０＝４０％となる。続いて、射出面２ｂでの２回目の反射光の光量は６０×０．６＝３６％、残る射出光Ｌ_３の光量は６０－３６＝２４％となる。そして、射出面２ｂでの３回目の反射光の光量は３６×０．６＝２１．６％、残る射出光Ｌ_３の光量は３６－２１．６＝１４．４％となる。このように射出面２ｂにおける反射幅の比率が一定である場合には、１回目の射出光Ｌ_３が４０％、２回目の射出光Ｌ_３が２４％、３回目の射出光Ｌ_３が１４．４％といった具合に、反射回数が増えるほど射出光Ｌ_３の光量が低下する。このため、表示視域のうち入射面２ａから遠い位置ほど、ユーザには暗く見えてしまう。

【0051】

これに対して、本実施形態では、射出面２ｂは、反射幅の比率が異なる複数の領域で構成され、領域ごとに反射率Ｒが異なっている。例えば、第１領域２ｂａの反射率Ｒを２／３、第２領域２ｂｂの反射率Ｒを１／２、第３領域２ｂｃの反射率Ｒを０となるように射出面２ｂを構成したとする。

【0052】

以下、例えば図９に示すように、射出光Ｌ_３のうち第１領域２ｂａから射出されるものを「第１射出光Ｌ_３１」と、第２領域２ｂｂから射出されるものを「第２射出光Ｌ_３２」と、第３領域２ｂｃから射出されるものを「第３射出光Ｌ_３３」と、それぞれ称する。

【0053】

この場合、第１入射光Ｌ_２１の光量を１００％としたとき、第１領域２ｂａにおける反射光の光量は１００×２／３≒６７％、第１射出光Ｌ_３１の光量は１００－６７≒３３％となる。また、第２領域２ｂｂにおける反射光の光量は６７×１／２≒３４％、第２射出光Ｌ_３２の光量は６７－３４≒３３％となり、第３領域２ｂｃでは第３入射光Ｌ_２３がすべて射出されることとなるため、第３射出光Ｌ_３３の光量は約３３％となる。このように、反射幅の比率、すなわち反射率Ｒが異なる複数の領域で射出面２ｂを構成することにより、射出光Ｌ_３１～Ｌ_３３の光量が同程度となるように平均化することができ、表示視域における明るさムラが低減される。

【0054】

なお、上記では、射出面２ｂが３つの領域２ｂａ～２ｂｃで構成された場合を代表例として説明したが、これに限定されるものではなく、射出面２ｂは、複数の領域で構成されていればよく、２つの領域でもよいし、４つ以上の領域であってもよい。

【0055】

例えば、反射面２ｃにおける入射光Ｌ_２の最大の反射回数がｍ回（ｍ：１以上の自然数）である場合、射出面２ｂは、ｍ＋１個の領域で構成される。この場合、入射面２ａから順に第１領域、第２領域、・・・第（ｍ＋１）領域として、反射幅の比率は、第１領域から第（ｍ＋１）領域に向かうほど小さくなり、第（ｍ＋１）領域ではゼロとなる。例えば、射出面２ｂを４つの領域で構成する場合、各領域における反射率Ｒは、第１領域では３／４、第２領域では２／３、第３領域では１／２、第４領域では０とすればよい。すると、４つに分割された射出面２ｂの場合における各領域の射出光Ｌ_３の光量は、第一領域では１００×（１－３／４）＝２５％、第２領域では７５×（１－２／３）＝２５％、第３領域では５０×（１－１／２）＝２５％、第４領域では残りの２５％となる。このように、射出面２ｂは、ｍ＋１個の領域で構成される場合、ｘ番目の領域のＰ_ａｘ／（Ｐ_ａｘ＋Ｐ_ｂｘ）をＰ_ａｘ／（Ｐ_ａｘ＋Ｐ_ｂｘ）＝（ｍ＋１－ｘ）／（ｍ＋２－ｘ）で表される関係とされることで、各領域における射出光Ｌ_３の光量が均一になる。なお、ｘは１以上ｍ以下の整数であり、ｍ＋１領域での反射率は０である。

【0056】

なお、第１領域～第（ｍ＋１）領域において、反射幅をＰａ１～Ｐａ（ｍ＋１）とし、射出幅をＰｂ１～Ｐｂ（ｍ＋１）として、光学部材１は、以下の（９）式を満たす。

【0057】

Ｐａ１／Ｐｂ１＞Ｐａ２／Ｐｂ２＞…＞Ｐａｍ／Ｐｂｍ＞Ｐａ（ｍ＋１）／Ｐｂ（ｍ＋１）・・・（９）
また、複数の第１プリズム部３は、第１傾斜面３１を有しない最も終端面２ｄ側の領域のものを除き、同一角度の傾斜面で構成されており、各領域において同一の幅・高さであってもよいし、異なる幅・高さであってもよい。また、第１領域～第ｍ領域において、反射幅Ｐａ１～Ｐａｍおよび射出幅Ｐｂ１～Ｐｂｍは、例えば、各領域におけるプリズム部３の数をｋ１～ｋｍとして、以下の数式１０ないし１３で表される一定値を中心とする所定の範囲内の値とされることが好ましい。

【0058】

【数10】

【0059】

【数11】

【0060】

【数12】

【0061】

【数13】

これにより、射出面２ｂにおける反射幅と射出幅との比率が一定とされた周期構造に起因するモアレ発生を抑制することができる。さらには、領域毎に構造の周期が異なるため、各領域内の反射幅と射出幅との比率が一定値である場合でもモアレの発生を抑制することができる。

【0062】

本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果に加えて、射出面２ｂにおける射出光の光量が平均化され、明るさを確保できる効果が得られる光学部材１となる。また、射出面２ｂの各領域において反射幅および射出幅が一定値を中心とする所定の範囲内の値である場合、モアレの発生を抑制する効果も得られる。

【0063】

（第２実施形態の第１変形例）
光学部材１は、例えば図１０に示すように、反射部４１の導光方向Ｄ１における幅をＬｃとして、第２プリズム部４におけるＬｃが場所によって一部または全部が異なる構成とされてもよい。つまり、光学部材１は、反射面２ｃにおけるＬｃの値がランダムとされた、いわばランダム面とされてもよい。これにより、反射面２ｃにおける第２入射光Ｌ_２２の反射のパターンが一定の周期的なものではなくなり、第２領域２ｂｂや第３領域２ｂｃへの第３入射光Ｌ_２３の入射パターンがランダムなものとなり、モアレの発生を抑制することができる。

【0064】

本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果が得られると共に、モアレの発生を抑制する効果も得られる光学部材１となる。なお、本変形例では、射出面２ｂにおける各領域において反射幅および射出幅が一定値であっても、反射面２ｃがランダム面であることでモアレの発生を抑制することが可能である。

【0065】

（第２実施形態の第２変形例）
光学部材１は、例えば図１１に示すように、反射面２ｃが１つの平坦面２ｃａとされた構成であってもよい。この場合、射出面２ｂにおける第１プリズム部３は、それぞれ、第１傾斜面３１が平坦面２ｃａに対して平行な構成とされる。これにより、光学部材１は、図１２に示すように、第１領域２ｂａおよび第２領域２ｂｂからの反射光、すなわち第２入射光Ｌ_２２が平坦面２ｃａで反射され、射出面２ｂに向かう構成となる。また、これにより、光学部材１は、第３入射光Ｌ_２３同士の隙間が抑制される。

【0066】

具体的には、例えば図１３に示すように、反射面２ｃが複数の第２プリズム部４を有する構成である場合、隣接する反射部４１の間に第２入射光Ｌ_２２の反射に寄与しないエッジ部分が存在する。このため、異なる反射部４１で反射されて生じる第３入射光Ｌ_２３の間には光線の隙間が生じてしまう。

【0067】

一方、本変形例では、反射面２ｃが一様な平坦面２ｃａであるため、上記の光線の隙間、すなわち反射面２ｃのプリズムアレイに起因する周期的な反射パターンが生じないため、モアレの発生を抑制できる。また、本変形例では、反射面２ｃには第２入射光Ｌ_２２の反射に寄与しないエッジ部分がないため、該エッジ部分における光の散乱がなく、この散乱光が第３入射光Ｌ_２３に重畳しない。このため、射出光Ｌ_３に意図しない散乱光が重畳せず、表示視域における外景の視認性がより向上する効果が得られる。

【0068】

本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果が得られると共に、モアレの発生抑制および表示視域における外景の視認性向上の効果が得られる光学部材１となる。

【0069】

（第２実施形態の第３変形例）
光学部材１は、例えば図１４に示すように、射出面２ｂの近傍に、空洞層５を有する構成であってもよい。

【0070】

空洞層５は、例えば、空気が内包される板状の空間である。空洞層５は、射出面２ｂのうち第１領域２ｂａや第２領域２ｂｂのように、第１傾斜面３１を有する複数の第１プリズム部３により構成される領域に配置される。言い換えると、空洞層５は、射出面２ｂのうち入射光を反射させない領域以外の領域に配置される。反射面２ｃのうち反射部４１を第１反射面として、例えば図１５に示すように、空洞層５のうち第１傾斜面３１とは反対側に位置する面は、入射光を反射する第２反射面５ａとなっている。なお、空洞層５は、第３傾斜面３３への光の入射を妨げないように、隣接する第１傾斜面３１の幅に合わせて、導光方向Ｄ１における幅については各領域において適宜変更される。

【0071】

第２反射面５ａは、反射部４１（第１反射面）と同一の傾斜、すなわち反射部４１に対して平行になっている。第２反射面５ａは、例えば、空洞層５に導光体２よりも低屈折率の空気が存在することで、第１入射光Ｌ_２１や第３入射光Ｌ_２３が全反射される面となっている。

【0072】

本変形例では、第１傾斜面３１は、その外表面に光吸収膜６が形成されている。光吸収膜６は、例えば、黒色塗料などの可視光を吸収する任意の材料により構成され、スプレー塗布などの任意の手法により形成される。これにより、射出面２ｂ側から導光体２に不要な外光が侵入すること、およびこれによるノイズやゴースト像の発生を抑制することができる。

【0073】

本変形例では、例えば、導光体２は、図１６に示すように、反射面２ｃおよび反射面２ｃに対して平行な複数の第３プリズム部７を有する基部２１と、複数の第１プリズム部３を有するプリズムシート２２とを有してなる。導光体２は、例えば、基部２１とプリズムシート２２とが図示しない光学接着剤により貼り合わせられることで形成される。

【0074】

基部２１は、例えば、反射面２ｃとは反対側の面が、複数の第３プリズム部７が繰り返し配列されてなるプリズムアレイとなっている。第３プリズム部７は、例えば、反射部４１に対して平行な第４傾斜面７１と、これに隣接する隣接面７２とを有してなる。第４傾斜面７１は、プリズムシート２２が貼り付けられることで空洞層５の一部の内壁を構成する部位である。つまり、第４傾斜面７１は、一部が第２反射面５ａとなる部位である。隣接面７２は、入射光の全反射が生じないように厚み方向Ｄ２に対する傾斜角度が適宜調整されている。

【0075】

プリズムシート２２は、例えば、射出面２ｂとは反対側の面が、隣接面７２と平行な面を有する複数の凸部２２１と、凸部２２１に隣接し、第４傾斜面７１と平行な底面を有する複数の凹部２２２とを有した構成となっている。凸部２２１は、例えば、基部２１とプリズムシート２２とが貼り合わせられたとき、隣接面７２と当接する。一方、凹部２２２は、このとき、底面が第４傾斜面７１とは離れた位置となることで、例えば、板状の空間の空洞層５を構成する。

【0076】

本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果が得られると共に、第１傾斜面３１に光吸収膜６が配置されることで、射出面２ｂ側からの不要な外光の侵入を抑制し、ノイズやゴースト像の発生を抑制する効果が得られる光学部材１となる。

【0077】

なお、光学部材１は、例えば図１７に示すように、空洞層５に代わって、可視光反射率が所定以上（限定するものではないが、例えば９９％以上）の任意の材料で構成された反射膜８が配置された構成であってもよい。この場合、光学部材１は、反射膜８が第２反射面として機能する。また、プリズムシート２２は、凹部２２２に代わって、スパッタリングなどの任意の手法で形成された反射膜８を有した構成とされる。この場合も、光学部材１は、上記と同様の手法で形成することができ、上記変形例と同様の効果が得られる。

【0078】

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

【0079】

（１）例えば、光学部材１は、第１実施形態と第２実施形態の第１変形例ないし第３変形例のいずれか１つとを組み合わせた構成であってもよいし、第２実施形態の第１変形例または第２変形例と第３変形例とを組み合わせた構成であってもよい。このように、光学部材１は、各実施形態およびその変形例同士を可能な範囲内で自由に組み合わせた構成とされうる。

【0080】

（２）また、光学部材１は、例えば図１８に示すように、背面２ｅが端部２ａ１、２ｃ１を直線状に繋いだ１つの面でなく、端部２ａ１、２ｃ１の間に２以上の面を有する構成であってもよい。この場合、端部２ａ１、２ｃ１を直線状に結んだときの仮想直線ＶＬと厚み方向Ｄ２とのなす角度がξ（＜φ）であればよい。また、背面２ｅは、湾曲した湾曲面であってもよい。このように、背面２ｅの形状については、上記各実施形態およびその変形例において任意である。

【0081】

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

【符号の説明】

【0082】

２…導光体、２ａ…入射面、２ａ１…入射面のうち射出面とは反対側の端部
２ｂ…射出面、２ｃ…反射面、２ｃ１…反射面のうち入射面側の端部
３…第１プリズム部、３１…第１傾斜面、３２…第２傾斜面、３３…第３傾斜面
４…第２プリズム部、４１…反射部、４２…隣接面
Ｄ２…厚み方向、Ｐａ１～Ｐａ（ｍ＋１）…第１傾斜面の幅
Ｐｂ１～Ｐｂ（ｍ＋１）…第２傾斜面から第３傾斜面までの幅
Ｔｄ…入射面の最大厚み（入射面高さ）、Ｔｓ…射出面と反射面との間隔
ＶＬ…入射面の端部と反射面の端部とを繋ぐ仮想直線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】