JP2017003664A - 光学部材、表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】映像源から投射された映像光を観察者側に反射する光学部材1であって、観察者側に配置される第1支持体10と、第1支持体10の観察者側と反対側に配置され、第1支持体10を介して入射した光の一部を観察者側に反射し、その他を透過させる光制御層20と、第1支持体10と光制御層20との間に配置された第1中間層30と、光制御層20の観察者側と反対側に配置される第2支持体40と、光制御層20と第2支持体40との間に配置された第2中間層50と、を備え、第1中間層30及び第2中間層50は、光学部材1の上端部から下端部までの範囲において、それぞれ層厚が均等であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
・第1の発明は、映像源から投射された映像光を観察者側に反射する光学部材(1)であって、観察者側に配置される第1支持体(10)と、前記第1支持体の観察者側と反対側に配置され、前記第1支持体を介して入射した光の一部を観察者側に反射し、その他を透過させる光制御層(20)と、前記第1支持体と前記光制御層との間に配置された第1中間層(30)と、前記光制御層の観察者側と反対側に配置される第2支持体(40)と、前記光制御層と前記第2支持体との間に配置された第2中間層(50)と、を備え、前記第1中間層及び前記第2中間層は、前記光学部材の上端部から下端部までの範囲において、それぞれ層厚が均等であることを特徴とする光学部材である。
・第2の発明は、第1の発明の光学部材(1)であって、前記光制御層(20)は、第1傾斜面(22b)及び第2傾斜面(22c)を有する単位光学形状部(22a)が複数配列された第1光学形状層(22)と、前記第1光学形状層において、前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層される第2光学形状層(24)と、前記第1光学形状層において、前記第1傾斜面上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過する反射層(23)と、を備えることを特徴とする光学部材である。
・第3の発明は、第2の発明の光学部材(1)であって、前記単位光学形状部(22a)は、厚み方向の断面がプリズム形状であることを特徴とする光学部材である。
・第4の発明は、第1から第3までのいずれかの発明の光学部材(1)であって、前記光制御層(20)は、前記第2中間層(50)との間に基材層(21)を備えることを特徴とする光学部材である。
・第5の発明は、第1から第3までのいずれかの発明の光学部材(1)であって、前記光制御層(20)は、前記第1中間層(30)との間及び前記第2中間層(50)との間に、それぞれ基材層(21)を備えることを特徴とする光学部材である。
・第6の発明は、第1から第5までのいずれかの発明の光学部材(1)と、前記光学部材に映像光を投影する映像源(2)と、を備える表示装置100である。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
図1は、第1実施形態の表示装置(HUD)100を説明する図である。図1は、表示装置100において、光学部材1の幾何学的な中心を通り、光学部材1の厚み方向に平行、且つ単位光学形状部22a(後述)の配列方向に平行な断面における形状を示している。
なお、図1を含め以下の説明においては、理解を容易にするために、光学部材1の左右方向(幅方向)をX方向、設置状態における上下方向(高さ方向)をY方向、厚み方向をZ方向とする。また、光学部材1を中心として、厚み方向(Z方向)の−Z側を運転者側(表面側)とし、+Z側を背面側(裏面側)とする。
また、図1に示すように、フロントガラス200が車両に取り付けられることにより、光学部材1は傾斜するが、便宜上、図1に示すY方向及びZ方向は、他の図面のY方向及びZ方向と同じ方向として説明する。
本実施形態の光学部材1は、運転者の前方(+Z側)且つ正面位置に、フロントガラス200の一部として組み込まれている。フロントガラス200において、光学部材1を除いた領域には、後述する第1ガラス10と第2ガラス40との間に中間層(不図示)が配置されている。光学部材1の詳細な構成については、後述する。
投射光学系3は、映像源2に表示された映像光を光学部材1に投射する複数のレンズ群から構成された光学系である。
映像源2及び投射光学系3は、一体型のプロジェクタとして構成され、運転者の前方(+Z側)に設けられたインストルメントパネル(不図示)内において、運転者の正面に配置されている。
図2は、光学部材1の構成を説明する図である。図2(a)は、光学部材1の部分断面図である。図2(b)は、第1光学形状層22(後述)を背面側(+Z側)から観察した様子を示す図である。
図2(a)に示すように、光学部材1は、第1ガラス(第1支持体)10と、光学シート20(光制御層)と、第1中間層30と、第2ガラス(第2支持体)40と、第2中間層50と、を備える。
単位光学形状部22aは、図2(b)に示すように、光学部材1の左右方向(X方向)に延在し、Y方向に沿って複数配列されている。すなわち、第1光学形状層22は、単位光学形状部22aがY方向に複数配列されたリニアフレネルレンズシートとして構成されている。また、単位光学形状部22aは、光学シート20の厚み方向(Z方向)に平行、且つ、単位光学形状部22aの配列方向(Y方向)に平行となる断面形状が三角形状(プリズム形状)に形成されている。単位光学形状部22aは、映像光が直接入射する第1傾斜面22bと、映像光が直接入射しない第2傾斜面22cと、を備える。一つの単位光学形状部22aにおいて、第1傾斜面22bは、頂点tを挟んで第2傾斜面22cよりも上側(+Y側)に位置している。
なお、第1光学形状層22の背面側の面は、基材層21に接合された面である。この面は、基材層21を介して背面側から光学シート20へ入射する外界の光の入射面となる。
反射層23は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成されている。本実施形態において、反射層23は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。また、これに限らず、反射層23は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。
第2ガラス40は、光学部材1の最も背面側(+Z側)に配置された透明な部材である。第2ガラス40としては、第1ガラス10と同じ材料を用いることができる。また、第2ガラス40の厚みは、2〜3mmの範囲とすることが好ましい。
図1に示すように、映像源2から投射された映像光Lは、投射光学系3を介して、光学部材1の光学シート20の運転者側の面へ入射する。光学シート20に入射した映像光Lの一部の光L1は、第1光学形状層22に形成された単位光学形状部22aの第1傾斜面22bに入射し、反射層23において運転者側へ反射する。また、映像光Lの他の一部の光L2は、反射層23を透過した後、第2光学形状層24、基材層21、第2中間層50及び第2ガラス40を透過して、光学部材1の背面側(+Z側)の面から出射する。更に、映像光Lの他の一部の光L3は、光学部材1の第1ガラス10により、光学部材1の斜め上側(+Y側)へ反射する。そのため、光L3は、そのほとんどが運転者側に届くことはない。
図3A及び図3Bは、光学部材1の製造方法を説明する図である。図3A(a)〜(c)及び図3B(d)、(e)は、光学部材1が製造されるまでの過程を示している。
図3A(a)に示すように、長尺状の長尺基材21´を筒状の巻取体Rから引き出しながら、長尺基材21´の上に第1光学形状層22(図2参照)を形成する樹脂をノズル110から充填する。続いて、長尺基材21´を、単位光学形状部22a(不図示)に対応する凹凸形状を有する成形ロール120により押圧して、長尺基材21´の上に第1光学形状層22が連続する第1光学形状帯22´を形成する。そして、第1光学形状帯22´を硬化させた後、長尺基材21´を巻取体Rに巻き取る。本実施形態の第1光学形状層22は、ロール状に巻かれた長尺基材21´に連続的に第1光学形状層22を形成した後、再びロール状に巻き取る、いわゆるロールツーロール方式により製造される。
そして、第1光学形状帯22´が形成された長尺基材21´を巻取体Rから引き出しながら、蒸着源140において、蒸着金属140aを加熱体140bにより加熱、溶融させて蒸発させる。蒸発した蒸着金属140aは、第1光学形状帯22´に形成された単位光学形状部22aの第1傾斜面22b(図2参照)上に付着して、反射層23となる。これにより、長尺基材21´上に第1光学形状帯22´、反射層23が順に形成された積層体F1が得られる。次に、この積層体F1を巻取体Rに巻き取り、真空蒸着装置130から取り出す。
そして、第2光学形状帯24´を十分に硬化させた後、積層体F2を裁断部170へ移動させる。裁断部170において、積層体F2を所定の大きさに裁断することにより、基材層21、第1光学形状層22、反射層23、第2光学形状層24が積層された積層体F3が得られる。
次に、図3B(e)に示すように、基材層21が上側を向くように積層体F3を配置して、基材層21側の面に第2中間層50を形成する。そして、第2中間層50の上に第2ガラス40を積層する。以上説明した過程により、本実施形態の光学部材1を製造できる。
なお、フロントガラス200(図1参照)において、光学部材1を除いた領域の第1ガラス10と第2ガラス40との間は、例えば、PVBからなる中間層(不図示)により接合されている。
また、上述したように、本実施形態の光学部材1は、設計及び製造が容易であるため、中間層の断面を楔形状とした従来の合わせガラスよりも低コストで製造できる。
図4は、第2実施形態の光学部材1Aの構成を説明する図である。
第2実施形態の光学部材1Aは、図4に示すように、光学シート20と第1中間層30との間及び第2中間層50との間に、それぞれ基材層21が設けられている。本実施形態の光学部材1Aにおいても、第1実施形態の光学部材1と同様の効果が得られる。
(1)前述した実施形態では、第1光学形状層22に三角形状(プリズム形状)の単位光学形状部22aを形成する例を示したが、これに限定されない。第2中間層50の運転者側(−Z側)の面に三角形状の単位光学形状部を形成してもよい。第2中間層50に単位光学形状部を形成した場合、基材層21及び第1光学形状層22が不要となるため、層構成を簡素化できる。したがって、光学部材1の軽量化、薄膜化を図ることができる。
なお、光学シート20は、反射層を設けない形態とすることもできる。この場合、映像光を運転者側に効率良く反射させる観点から、第1光学形状層22の第1傾斜面22bと第2光学形状層24との間に、第1光学形状層22の屈折率とは相違する屈折率の層(例えば、空気層)を一層又は複数層設ける必要がある。
2 映像源
10 第1ガラス
20 光学シート
21 基材層
22 第1光学形状層
22a 単位光学形状部
22b 第1傾斜面
22c 第2傾斜面
23 反射層
24 第2光学形状層
30 第1中間層
40 第2ガラス
50 第2中間層
100 表示装置
Claims (6)
- 映像源から投射された映像光を観察者側に反射する光学部材であって、
観察者側に配置される第1支持体と、
前記第1支持体の観察者側と反対側に配置され、前記第1支持体を介して入射した光の一部を観察者側に反射し、その他を透過させる光制御層と、
前記第1支持体と前記光制御層との間に配置された第1中間層と、
前記光制御層の観察者側と反対側に配置される第2支持体と、
前記光制御層と前記第2支持体との間に配置された第2中間層と、
を備え、
前記第1中間層及び前記第2中間層は、前記光学部材の上端部から下端部までの範囲において、それぞれ層厚が均等であること、
を特徴とする光学部材。 - 請求項1に記載の光学部材であって、
前記光制御層は、
第1傾斜面及び第2傾斜面を有する単位光学形状部が複数配列された第1光学形状層と、
前記第1光学形状層において、前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層される第2光学形状層と、
前記第1光学形状層において、前記第1傾斜面上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過する反射層と、
を備えることを特徴とする光学部材。 - 請求項2に記載の光学部材であって、
前記単位光学形状部は、厚み方向の断面がプリズム形状であること、
を特徴とする光学部材。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学部材であって、
前記光制御層は、前記第2中間層との間に基材層を備えること、
を特徴とする光学部材。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の光学部材であって、
前記光制御層は、前記第1中間層との間及び前記第2中間層との間に、それぞれ基材層を備えること、
を特徴とする光学部材。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の光学部材と、
前記光学部材に映像光を投影する映像源と、
を備える表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015115109A JP2017003664A (ja) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 光学部材、表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015115109A JP2017003664A (ja) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 光学部材、表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017003664A true JP2017003664A (ja) | 2017-01-05 |
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ID=57752693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015115109A Pending JP2017003664A (ja) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 光学部材、表示装置 |
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2015
- 2015-06-05 JP JP2015115109A patent/JP2017003664A/ja active Pending
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