JP2015060066A - 表示装置及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】見易い表示装置及び光学素子を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、フレネル素子と、プリズム素子と、中間層と、を含む光学素子が提供される。前記フレネル素子は、第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有する。前記フレネル素子は、前記第1面に設けられたフレネル反射透過層を含む。前記プリズム素子は、前記第1面に対向する第3面と、前記第3面とは反対側の第4面とを有する。前記プリズム素子は、前記第3面に設けられたプリズム反射透過層を含む。前記プリズム反射透過層は、前記第1面から前記第3面に向かう第1方向に対して傾斜した複数の斜面層を有する。前記中間層は、前記フレネル反射透過層と前記プリズム反射透過層との間に設けられ、光透過性である。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば、フレネル素子と、プリズム素子と、中間層と、を含む光学素子が提供される。前記フレネル素子は、第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有する。前記フレネル素子は、前記第1面に設けられたフレネル反射透過層を含む。前記プリズム素子は、前記第1面に対向する第3面と、前記第3面とは反対側の第4面とを有する。前記プリズム素子は、前記第3面に設けられたプリズム反射透過層を含む。前記プリズム反射透過層は、前記第1面から前記第3面に向かう第1方向に対して傾斜した複数の斜面層を有する。前記中間層は、前記フレネル反射透過層と前記プリズム反射透過層との間に設けられ、光透過性である。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、表示装置及び光学素子に関する。
例えば、観視者の頭部に搭載されるヘッドマウンドディスプレイ(HMD)などの表示装置がある。表示装置において、見易さの向上が求められる。
本発明の実施形態は、見易い表示装置及び光学素子を提供する。
本発明の実施形態によれば、フレネル素子と、プリズム素子と、中間層と、を含む光学素子が提供される。前記フレネル素子は、第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有する。前記フレネル素子は、前記第1面に設けられたフレネル反射透過層を含む。前記プリズム素子は、前記第1面に対向する第3面と、前記第3面とは反対側の第4面と、を有する。前記プリズム素子は、前記第3面に設けられたプリズム反射透過層を含む。前記プリズム反射透過層は、前記第1面から前記第3面に向かう第1方向に対して傾斜した複数の斜面層を有する。前記中間層は、前記フレネル反射透過層と前記プリズム反射透過層との間に設けられ、光透過性である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的斜視図である。
図1は、図2のA1−A2線断面図である。
図1は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的斜視図である。
図1は、図2のA1−A2線断面図である。
図1に表したように、本実施形態に係る表示装置110は、光学素子40を含む。光学素子40は、フレネル素子10と、プリズム素子20と、中間層30と、を含む。
フレネル素子10は、第1面10aと、第2面10bと、を有する。第2面10bは、第1面10aとは反対側の面である。フレネル素子10は、フレネル反射透過層10rtを含む。フレネル反射透過層10rtは、第1面10aに設けられる。
プリズム素子20は、第3面20aと、第4面20bと、を有する。第3面20aは、第1面10aに対向する。第3面20aは、プリズム素子20の第1面10aの側の面である。第4面20bは、第3面20aとは反対側の面である。プリズム素子20は、プリズム反射透過層20rtを含む。プリズム反射透過層20rtは、第3面20aに設けられる。プリズム反射透過層20rtは、複数の斜面層(第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aなど)を有する。
第1面10aから第3面20aに向かう方向を第1方向(Z軸方向)とする。第1方向に対して垂直な1つの方向を第2方向(X軸方向)とする。第1方向と第2方向とに対して垂直な方向を第3方向(Y軸方向)とする。
複数の斜面層は、第1方向(Z軸方向)に対して傾斜する。
中間層30は、フレネル反射透過層10rtとプリズム反射透過層20rtとの間に設けられ、光透過性である。この例では、中間層30は、第1光透過層31と、第2光透過層32と、第3光透過層33と、を含む。第2光透過層32とフレネル反射透過層10rtとの間に、第1光透過層31が配置される。第1光透過層31とプリズム反射透過層20rtとの間に、第2光透過層32が配置される。第1光透過層31と第2光透過層32との間に、第3光透過層33が配置される。
フレネル素子10は、例えば、凹部10cと、複数の凸部(例えば、第1凸部11、第2凸部12及び第3凸部13など)と、を含む。第1凸部11は、X−Y平面内において、凹部10cの周りに設けられる。第2凸部12は、X−Y平面内において、第1凸部11の周りに設けられる。第3凸部13は、X−Y平面内において、第2凸部12の周りに設けられる。
フレネル反射透過層10rtは、例えば、凹部層10caと、複数の凸部層(例えば、第1凸部層11a、第2凸部層12a及び第3凸部層13aなど)を含む。第1凸部層11aは、X−Y平面内において、凹部層10caの周りに設けられる。第2凸部層12aは、X−Y平面内において、第1凸部層11aの周りに設けられる。第3凸部層13aは、X−Y平面内において、第2凸部層12aの周りに設けられる。
凹部層10caは、凹部10cと中間層30との間に設けられる。第1凸部層11aは、第1凸部11と中間層30との間に設けられる。第2凸部層12aは、第2凸部12と中間層30との間に設けられる。第3凸部層13aは、第3凸部13と中間層30との間に設けられる。すなわち、フレネル反射透過層10rtは、複数の凸部(例えば、第1凸部11、第2凸部12及び第3凸部13など)のそれぞれと中間層30との間に配置される。
例えば、凹部10c及び複数の凸部は、光透過性(例えば透明)である。凹部10c及び複数の凸部には、樹脂(アクリル樹脂またはエポキシ樹脂など)またはガラスなどが用いられる。
例えば、凹部層10ca及び複数の凸部層は、光透過性と、光反射性と、を有する。例えば、凹部層10ca及び複数の凸部層には、互いに屈折率が異なり交互に積層された複数の誘電体膜が用いられる。凹部層10ca及び複数の凸部層として、金属の薄膜などを用いても良い。
プリズム素子20は、例えば、複数のプリズム体(例えば、第1プリズム体21、第2プリズム体22及び第3プリズム体23など)を含む。複数のプリズム体は、第2方向(X軸方向)に並ぶ。複数のプリズム体のそれぞれは、例えば、第3方向に延在する。
複数のプリズム体(例えば、第1プリズム体21、第2プリズム体22及び第3プリズム体23など)は、光透過性(例えば透明)である。複数のプリズム体(例えば、第1プリズム体21、第2プリズム体22及び第3プリズム体23など)には、樹脂(アクリル樹脂またはエポキシ樹脂など)またはガラスなどが用いられる。
第1斜面層21aは、第1プリズム体21と中間層30との間に設けられる。第2斜面層22aは、第2プリズム体22と中間層30との間に設けられる。第3斜面層23aは、第3プリズム体23と中間層30との間に設けられる。すなわち、プリズム反射透過層20rtは、複数のプリズム体(第1プリズム体21、第2プリズム体22及び第3プリズム体23など)と中間層30との間に配置される。
第2斜面層22aは、第2方向において、第1斜面層21aの隣に設けられる。第3斜面層23aは、第2方向において、第2斜面層22aの隣に設けられる。第1斜面層21aと第3斜面層23aとの間に、第2斜面層22aが配置される。
例えば、第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aは、互いに、実質的に平行である。第1斜面層21aとZ軸方向との間の角度は、45度以上88度以下である。第2斜面層22aとZ軸方向との間の角度は、45度以上88度以下である。第3斜面層23aとZ軸方向との間の角度は、45度以上88度以下である。
プリズム素子20は、複数の斜面層どうしの間に設けられた境界部(第1境界部21v、第2境界部22v及び第3境界部23vなど)をさらに含む。例えば、第1境界部21vは、第1斜面層21aと第2斜面層22aとの間に設けられる。例えば、第2境界部22vは、第2斜面層22aと第3斜面層23aとの間に設けられる。例えば、第2境界部22vと第3境界部23vとの間に、第3斜面層23aが設けられる。
第1境界部21vとZ軸方向との間の角度は、約36度以下である。第2境界部22vとZ軸方向との間の角度は、約36度以下である。第3境界部23vとZ軸方向との間の角度は、約36度以下である。
例えば、第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aは、光透過性と、光反射性と、を有する。例えば、第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aには、互いに屈折率が異なり交互に積層された複数の誘電体膜が用いられる。第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aとして、金属の薄膜などを用いても良い。
中間層30(第1光透過層31と、第2光透過層32と、第3光透過層33と、の少なくともいずれか)には、例えば、樹脂(アクリル樹脂またはエポキシ樹脂など)が用いられる。中間層30には、光硬化型の樹脂などが用いられる。
この例では、第2面10b上に、第1反射抑制層18が、設けられている。第1反射抑制層18は、例えば、反射防止膜(例えばARコート膜)である。第4面20b上に、第2反射抑制層28が、設けられている。第2反射抑制層28は、例えば、反射防止膜(例えばARコート膜)である。
図1及び図2に表したように、表示装置110は、光学素子40に加えて、光出射部50と、保持部60と、を含む。
光出射部50は、映像を含む光束50Lを、第2面10bから光学素子40に入射させる。光束50Lは、光学素子40を通過して第4面20bから出射する。出射した光束50Lは、観視者80の目81に入射する。
光学素子40の第2面10bには、背景からの光70Lが入射する。光70Lは、光学素子40を通過して第4面20bから出射する。出射した光70Lは、観視者80の目81に入射する。
観視者80は、光束50Lに含まれる映像と、光70Lの背景と、を重畳して観視する。
保持部60は、光学素子40の、目81との相対的な位置を規定する。光学素子40は、例えば、コンバイナとして機能する。表示装置110は、例えば、HMDである。
図2に表したように、保持部60は、例えば、第1延在部60aと、第2延在部60bと、接続部60cと、を含む。第1延在部60aは、例えば、Z軸方向に沿って延在する。第2延在部60bは、例えば、Z軸方向に沿って延在する。接続部60cは、第1延在部60aの一端と、第2延在部60bの一端と、を接続する。例えば、第1延在部60aは、観視者80の頭部に接触する。例えば、第2延在部60bは、観視者80の頭部に接触する。
例えば、保持部60により、光学素子40及び光出射部50が保持される。保持部60の形態は、任意である。
例えば、光出射部50から出射した光束50Lの進行方向は、斜面層(例えば第1斜面層21a)含む平面に対して交差している。例えば、光出射部50は、斜面層(例えば第1斜面層21a)に対して大きな角度で光束50Lが入射するように、配置される。
図3(a)〜図3(c)は、第1の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式的断面図である。
図3(a)は、光出射部50から出射した光束50Lの光路を例示している。図3(b)は、正面方向から光学素子40に入射する背景の光70Lの光路を例示している。図3(c)は、光出射部50とは反対側の方向から光学素子40に入射する背景の光71Lの光路を例示している。これらの図においては、第1反射抑制層18及び第2反射抑制層28は、省略されている。
図3(a)は、光出射部50から出射した光束50Lの光路を例示している。図3(b)は、正面方向から光学素子40に入射する背景の光70Lの光路を例示している。図3(c)は、光出射部50とは反対側の方向から光学素子40に入射する背景の光71Lの光路を例示している。これらの図においては、第1反射抑制層18及び第2反射抑制層28は、省略されている。
図3(a)に例示したように、光束50Lは、第1面10aから光学素子40に入射する。光束50Lは、第2面10bから出射し、第3面20aで反射する。第3面20aで反射した光束50Lが、第2面10bで反射する。第2面10bで反射した光束50Lが、第3面20aを通過して、第4面20bから出射する。第4面20bから出射した光束50Lが、目81に入射する。
光束50Lに含まれる映像は、フレネル素子10により、拡大される。拡大された映像を含む光束50Lが目81に入射される。これにより、見易い表示が可能になる。すなわち、コンバイナ(光学素子40)にパワーを持たせることで、小型の表示装置においても、拡大した映像を提供できる。
例えば、フレネル素子10に、第1面10aの側から光束50Lを入射させる参考例がある。この参考例においては、プリズム素子20は設けられない。この参考例において、装置を小型にするために、光束50Lの入射角が大きくされる。このため、映像のサイズが大きいと、映像における歪みが大きくなる。この歪みを抑制するために、たとえば、ホログラム素子、または、自由曲面ミラーなどを用いることが考えられる。しかしながら、これらの方法においては、高い生産性を得ることが困難である。従って、コストも上昇し易い。
実施形態においては、フレネル素子10とプリズム素子20とを組み合わせる。これにより、パワーを有するコンバイナに、大きな入射角で光束50Lを入射させても、映像の歪みを小さくできる。例えば、フレネルハーフミラーと、ハーフミラーアレイと、が用いられる。例えば、光学素子40に、大きな入射角で、光束50Lを入射させても、光束50Lの反射光は、フレネル面に、ほぼ垂直に入射する。例えば、第3面20aで反射した光束50Lは、第2面10bに実質的に垂直に入射する。これにより、映像における歪みが抑制される。
実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。
実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。
図3(a)に例示したように、光出射部50から出射した光束50Lの一部が、漏れ光50Laとなる場合がある。漏れ光50Laは、目81に入射しない。
図3(b)に例示したように、観視者80の目81の正面の背景の光70Lは、光学素子40を通過して、目81に入射する。背景と映像とが重畳されて知覚される。光70Lの一部は、不要光70Laとなる。不要光70Laの発生は、例えば、反射抑制層などを設けることで、抑制できる。不要光70Laの発生は、例えば、フレネル反射透過層10rtの反射透過特性を適正にすることで、抑制できる。不要光70Laの発生は、例えば、プリズム反射透過層20rtの反射透過特性を適正にすることで、抑制できる。
図3(c)に表したように、光出射部50とは反対側の方向から、背景の光71Lが光学素子40に入射する。光学素子40に入射した光71Lは、漏れ光71Laとなる。漏れ光71Laは、目81には実質的には入射しない。光71Lの一部は、第1面10aにおいて、反射光71Lbとなる。
光学素子40(及び表示装置110)において、第1反射抑制層18及び第2反射抑制層28を設けることで、漏れ光や光の損失が抑制され、より見易い表示が可能となる。
図4は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的平面図である。
例えば、フレネル素子10は、第1面10aに設けられた第1凸部11と、第1面10aにおいて第1凸部11の周りに設けられ第1凸部11の隣の第2凸部12と、第1面10aにおいて第2凸部12の周りに設けられ第2凸部12の隣の第3凸部13と、を含む。フレネル反射透過層10rtは、第1凸部11、第2凸部12及び第3凸部13のそれぞれを覆う。第1凸部11(第1凸部層11a)の第2方向(X軸方向)の幅を第1フレネル幅W11とする。例えば、第2凸部12(第2凸部層12a)の第2方向の幅を第2フレネル幅W12とする。例えば、第3凸部13(第3凸部層13a)の第2方向の幅を第3フレネル幅W13とする。これらの幅は、互いに同じでも良い。これらの幅は、互いに異なっても良い。
例えば、フレネル素子10は、第1面10aに設けられた第1凸部11と、第1面10aにおいて第1凸部11の周りに設けられ第1凸部11の隣の第2凸部12と、第1面10aにおいて第2凸部12の周りに設けられ第2凸部12の隣の第3凸部13と、を含む。フレネル反射透過層10rtは、第1凸部11、第2凸部12及び第3凸部13のそれぞれを覆う。第1凸部11(第1凸部層11a)の第2方向(X軸方向)の幅を第1フレネル幅W11とする。例えば、第2凸部12(第2凸部層12a)の第2方向の幅を第2フレネル幅W12とする。例えば、第3凸部13(第3凸部層13a)の第2方向の幅を第3フレネル幅W13とする。これらの幅は、互いに同じでも良い。これらの幅は、互いに異なっても良い。
例えば、第2フレネル幅W12は、第1フレネル幅W11よりも広く、第3フレネル幅W13は、第1フレネル幅W11よりも狭い。例えば、幅を、中、大及び小の順で設定する。これにより、例えば、2重像の発生を抑制できる。2重像は、例えば、回折によって生じる。例えば、第1フレネル幅W11は、0.02mm以上2mm以下である。第2フレネル幅W12と第1フレネル幅W11との差は、例えば、0.005mm以上0.5mm以下である。第3フレネル幅W13と第1フレネル幅W11との差は、例えば、0.005mm以上0.5mm以下である。
例えば、第1斜面層21aの第2方向(X軸方向)の幅を第1幅W21とする。例えば、第2斜面層22aの第2方向の幅を第2幅W22とする。例えば、第3斜面層23aの第2方向の幅を第3幅W23とする。これらの幅は、互いに同じでも良い。これらの幅は、互いに異なっても良い。
例えば、第2幅W22は、第1幅W21よりも広く、第3幅W23は、第1幅W21よりも狭い。例えば、幅を、中、大及び小の順で設定する。これにより、例えば、2重像の発生を抑制できる。例えば、第1幅W21は、0.1mm以上3mm以下である。第2幅W22と第1幅W21との差は、例えば、0.1mm以上2mm以下である。第3幅W23と第1幅W21との差は、例えば、0.1mm以上2mm以下である。
もし、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23を互いに同じにする場合には、2重像が実質的に生じないように、これらの幅を適切に設定する。
図5は、第1の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式的断面図である。
図5は、表示装置において発生し得る回折を例示している。回折は、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23を互いに同じに場合に発生する。光束50Lがプリズム素子20を通過すると、例えば、0次光DL0と、1次光DL1と、−1次光DL2と、が発生する。例えば、0次光DL0のよる像、1次光DL1による像と、により、2重像が発生する。例えば、0次光DL0のよる像、−1次光DL2による像と、により、2重像が発生する。0次光DL0と、1次光DL1と、の間の角度を第1角度θ1とする。第1角度θ1は、0次光DL0と、1次光DL1と、の間の角度でも良い。
図5は、表示装置において発生し得る回折を例示している。回折は、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23を互いに同じに場合に発生する。光束50Lがプリズム素子20を通過すると、例えば、0次光DL0と、1次光DL1と、−1次光DL2と、が発生する。例えば、0次光DL0のよる像、1次光DL1による像と、により、2重像が発生する。例えば、0次光DL0のよる像、−1次光DL2による像と、により、2重像が発生する。0次光DL0と、1次光DL1と、の間の角度を第1角度θ1とする。第1角度θ1は、0次光DL0と、1次光DL1と、の間の角度でも良い。
例えば、回折によって、2重像(複数の像)が生じる。第1角度θ1は、例えば、複数の像における、ずれの角度である。例えば、観視者の視力が1.0であるときの像のずれの分解能は、0.29ミリラジアン(mrad)、すなわち、1分である。例えば、第1角度θ1が0.29mrad以下(約0.3mrad)であるときに、像のずれ(2重像)は、実質的に知覚されなくなる。
図6は、第1の実施形態に係る表示装置の特性を例示するグラフ図である。
図6は、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23が互いに同じであり、幅WPであるときの、第1角度θ1のシミュレーション結果を示している。横軸は、幅WP(mm)である。幅WPは、プリズム体のピッチに対応する。縦軸は、第1角度θ1である。この例では、プリズム素子20の屈折率が、1.5(例えばアクリルの屈折率)であり、中間層30の屈折率は、プリズム素子20の屈折率と同じである。波長は、632.8nmである。
図6は、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23が互いに同じであり、幅WPであるときの、第1角度θ1のシミュレーション結果を示している。横軸は、幅WP(mm)である。幅WPは、プリズム体のピッチに対応する。縦軸は、第1角度θ1である。この例では、プリズム素子20の屈折率が、1.5(例えばアクリルの屈折率)であり、中間層30の屈折率は、プリズム素子20の屈折率と同じである。波長は、632.8nmである。
図6に表したように、幅WPが小さいと、第1角度θ1は、大きくなる。幅WPが、2mm以上のときに、像のずれ(2重像)は、実質的に知覚されなくなる。
回折による2重像を抑制するためには、幅WPは、2mm以上であることが望ましい。プリズムのピッチが2mm未満の場合は、既に説明したように、複数のプリズム体の幅を変化させることが好ましい。例えば、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23を設ける場合、第1幅W21、第2幅W22及び第3幅W23の和を2mm以上にしても良い。
一方、複数のプリズム体の屈折率と、中間層30の屈折率と、が互いに大きく異なると、像のずれの角度は、大きくなる。
図7は、第1の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式的断面図である。
図7に表したように、光束50Lは、光L1と、光L2と、を含む。光L1は、第1斜面層21aを通過する光である。第2光L2は、第1境界部21vを通過する光である。
図7に表したように、光束50Lは、光L1と、光L2と、を含む。光L1は、第1斜面層21aを通過する光である。第2光L2は、第1境界部21vを通過する光である。
第1光L1は、Z軸方向と交差する。第2光L2は、Z軸方向と交差する。すなわち、第1光L1の進行方向と、第2光L2の進行方向との間の角度を第2角度θ2とする。第2角度θ2は、第1光L1による像と、第2光L2による像と、のずれの角度である。例えば、第2角度θ2が0.29mrad以下(約0.3mrad)であるときに、屈折率の差に起因する像のずれ(2重像)は、実質的に知覚されなくなる。
図8は、第1の実施形態に係る表示装置の特性を例示するグラフ図である。
図8は、複数のプリズム体の屈折率と、中間層30の屈折率と、の差(屈折率差Δn)と、第2角度θ2と、の関係のシミュレーション結果を示している。横軸は、屈折率差Δnである。縦軸は、第2角度θ2である。この例では、プリズム素子20の屈折率が、1.5であり、プリズム角θp(図5参照)が18度であり、頂角θa(図5参照)が、90度である。中間層30の屈折率が変更yされている。波長は、632.8nmである。
図8は、複数のプリズム体の屈折率と、中間層30の屈折率と、の差(屈折率差Δn)と、第2角度θ2と、の関係のシミュレーション結果を示している。横軸は、屈折率差Δnである。縦軸は、第2角度θ2である。この例では、プリズム素子20の屈折率が、1.5であり、プリズム角θp(図5参照)が18度であり、頂角θa(図5参照)が、90度である。中間層30の屈折率が変更yされている。波長は、632.8nmである。
図8から分かるように、Δnの絶対値が、9×10−5を超えると、第2角度θ2の絶対値は、0.3mradを超える。従ってΔnの絶対値は、9×10−5以下であることが好ましい。
例えば、プリズム素子20において、複数のプリズム体(第1プリズム体21、第2プリズム体22及び第3プリズム体23など)と、プリズム反射透過層20rt(第1斜面層21a、第2斜面層22a及び第3斜面層23aなど)と、が設けられる。プリズム反射透過層20rtは、複数のプリズム体と中間層30との間に配置される。複数のプリズム体のそれぞれの屈折率と、中間層30の屈折率との差の絶対値は、9×10−5以下である。
これにより、2重像の発生が抑制でき、より見易い表示を提供できる。
例えば、中間層30及びプリズム素子20の材料の屈折率が約1.5の場合、プリズム角θpは、21度以下に設定する。プリズム角θpが21度を超えると、光束50Lを正面方向に反射できなくなる。例えば、光学素子に入射させる光束50Lの入射角が60度の場合、プリズム角θpは、約18度であることが好ましい。実施形態においては、プリズム角θpは、1度以上21度以下とされる。
例えば、頂角θaは、104度以上112度以下であることが好ましい。例えば、頂角θaは、約108度である。
一方、プリズム素子20において、境界部(第1境界部21v、第2境界部22v及び第3境界部23vなど)と、Z軸方向と、の間の角度は、31度以上41度以下であるが好ましい。例えば、この角度は、約36度である。これにより、2重像の発生がより抑制できる。
実施形態によれば、見易い表示装置及び光学素子が提供できる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施の形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、光学素子に含まれるフレネル素子、凹部、凸部、フレネル反射透過層、凹部層、凸部層、プリズム素子、プリズム反射透過層、プリズム体、斜面層、中間部及び反射抑制層、並びに、表示装置に含まれる光出射部及び保持部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置及び光学素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及び光学素子も、本発明の実施の形態の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
10…フレネル素子、 10a…第1面、 10b…第2面、 10c…凹部、 10ca…凹部層、 10rt…フレネル反射透過層、 11〜13…第1〜第3凸部、 11a〜13a…第1〜第3凸部層、 18…第1反射抑制層、 20…プリズム素子、 20a…第3面、 20b…第4面、 20rt…プリズム反射透過層、 21〜23…第1〜第3プリズム体、 21a〜23a…第1〜第3斜面層、 21v〜23v…境界部、 28…第2反射抑制層、 30…中間層、 31〜33…第1〜第3光透過層、 40…光学素子、 50…光出射部、 50L…光束、 50La…漏れ光50、 60…保持部、 60a…第1延在部、 60b…第2延在部、 60c…接続部、 70L…光、 70La…不要光、 71L…光、 71La…漏れ光、 71Lb…反射光、 80…観視者、 81…目、 θ1、θ2…第1、第2角度、 110…表示装置、 L1…第1光、 L2…第2光、 W11〜W13…第1〜第3フレネル幅、 W21〜W23…第1〜第3幅、 WP…幅
Claims (7)
- 第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有し、前記第1面に設けられたフレネル反射透過層を含むフレネル素子と、
前記第1面に対向する第3面と、前記第3面とは反対側の第4面と、を有し、前記第3面に設けられたプリズム反射透過層を含み、前記プリズム反射透過層は、前記第1面から前記第3面に向かう第1方向に対して傾斜した複数の斜面層を有するプリズム素子と、
前記フレネル反射透過層と前記プリズム反射透過層との間に設けられた光透過性の中間層と、
を含む光学素子。 - 前記プリズム素子は、複数のプリズム体をさらに含み、
前記プリズム反射透過層は、前記複数のプリズム体と前記中間層との間に配置され、
前記複数のプリズム体のそれぞれの屈折率と前記中間層の屈折率との差の絶対値は、0.9×10−5以下である請求項1記載の光学素子。 - 前記複数の斜面層は、前記第1方向に対して垂直な第2方向に並び、
前記複数の斜面層のそれぞれの前記第2方向の幅は、2mm以上である請求項1または2に記載の光学素子。 - 前記複数の斜面層は、前記第1方向に対して垂直な第2方向に並び、
前記複数の斜面層は、
第1斜面層と、
前記第2方向において前記第1斜面層の隣に設けられた第2斜面層と、
前記第2方向において前記第2斜面層の隣に設けられた第3斜面層と、
を含み、
前記第1斜面層と前記第3斜面層との間に前記第2斜面層が配置され、
前記第2斜面層の前記第2方向の第2幅は、前記第1斜面層の前記第2方向の第1幅よりも広く、
前記第3斜面層の前記第2方向の第3幅は、前記第1斜面層の前記第2方向の第1幅よりも狭い請求項1〜3のいずれか1つに記載の光学素子。 - 前記プリズム素子は、前記複数の斜面層どうしの間に設けられた境界部をさらに含み、前記境界部と、前記第1方向と、の間の角度は、31度以上41度以下である請求項1〜4のいずれか1つに記載の光学素子。
- 前記フレネル素子は、
前記第1面に設けられた第1凸部と、
前記第1面において前記第1凸部の周りに設けられ前記第1凸部の隣の第2凸部と、
前記第1面において前記第2凸部の周りに設けられ前記第2凸部の隣の第3凸部と、を含み、
前記フレネル反射透過層は、前記第1凸部、前記第2凸部及び前記第3凸部のそれぞれを覆い、
前記第2凸部の前記第1方向に対して垂直な第2方向の幅は、前記第1凸部の前記第2方向に沿った幅よりも広く、前記第3凸部の前記第2方向の幅よりも狭い。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光学素子と、
映像を含む光束を前記第2面から入射させ、前記光束を前記第4面から出射させて観視者の目に入射させる光出射部と、
前記光学素子の前記目との相対的な位置を規定する保持部と、
を備えた表示装置。
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JP2013193516A JP2015060066A (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 表示装置及び光学素子 |
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WO2024085430A1 (ko) * | 2022-10-19 | 2024-04-25 | 주식회사 세코닉스 | 근안 디스플레이 마이크로 미러 필름 |
-
2013
- 2013-09-18 JP JP2013193516A patent/JP2015060066A/ja active Pending
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JP7303557B2 (ja) | 2017-09-29 | 2023-07-05 | ルムス エルティーディー. | 拡張現実ディスプレイ |
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