JP2016095482A - 投写型表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
投写型表示装置100は、眼前表示用のヘッドマウントシステム、または大型スクリーンに実像を投影するビデオプロジェクタにおいて実現され得る。
一実施形態において、発光デバイス112は、例えば白色である同色の光を発するように構成できる。別の実施形態では、発光デバイス112は、例えば、赤、緑、青で順に色が高速で切り替わる光を発するように機能し得るものであって、これは、フィールドシーケンシャルカラー表示方式の場合に適し得る。発光デバイス112が発する光はランダム偏光とすることができ、これを反射偏光子114によってs偏光状態の照明光Sに変換できる。
シリコン基板118は、駆動回路と、駆動回路に電気的に接続された画素電極のアレイと、で構成できる。光変調器104は、受け取った画像データに従って、入射光を反射し、その偏光状態をアクティブ画素電極によって変調することで、レンダリングされた画像を伝送する画像光I1を形成できる。一実施形態では、光変調器104はマイクロディスプレイとすることができ、これは、頭部装着型装置の場合に特に適し得る。
光源102は、導光板106の周囲境界の側縁122に対向するように配置できる。この構成により、導光板106は、その側縁122で照明光Sを受けて、導光板106の平面に沿って照明光Sを伝搬させ、それを光変調器104に向けて誘導でき、また、光変調器104から反射された画像光I1を偏光子108に向けて透過させることができる。
あるいは、偏光子108は、吸収型のものとすることができ、すなわち、それは、変調された画像光I1の1つの偏光状態の部分(例えば、p偏光部分)を透過させることができ、そして画像光の他の偏光状態の部分(例えば、s偏光部分)を吸収できるものである。偏光子108を出て光アセンブリ110に向かって進む光部分を、画像光I2として表すことができる。
他の実施形態では、投写型表示装置100のサイズを縮小するために、フォーカスレンズ132を省くことができ、光変調器104の平面上に集束させるレンズを光アセンブリ110に含むことができる。
導光板106は、1.47〜2.5の間の屈折率を有し得る。導光板106は、側縁122に光入射面140と、導光板106の平面に沿って広がる2つの対向する外面142、144と、を有することができる。外面142、144は、互いに略平行とすることができ、それぞれ、光入射面140の下縁と上縁に接続され得る。導光板106の外面142は、光変調器104に対向する向きとすることができ、略平面状であり得る。導光板106の外面144は、偏光子108に対向する向きとすることができ、三角溝146からなるパターンを有して形成され得る。
2つの側壁152、154は、略平面状であって、基準軸Yの両側で2つの方向Z1、Z2にそれぞれ沿って延在しており、側壁152は、光入射面140の方を向いており、側壁154は、側壁152の向きと反対の導光板106の別の側(すなわち、側縁126の方)を向いている。このように、それぞれの溝146に関して、側壁152は、側壁154と比較して、光伝搬方向Xに沿って光入射面140のより近くにあり得る。
導光板106を通って進む照明光Sに対して側壁152、154で光反射が生じるとき、および光変調器104からの画像光Iが側壁152、154を透過するときに、多層膜コーティング150によって偏光選択を促進できる。
図4を参照する。光入射面140を通して導光板106に入射して、ある特定の角度で進む照明光Sの部分R1は、側壁152の1つ以上での反射によって外面142に向けてリダイレクトされることができ、その後、外面142で導光板106を出て、光変調器104に向けて進むことができる。
光入射面140を通して導光板106に入射して、別の角度で進む照明光Sの別の部分R2は、(例えば、反射体128または側縁126によって)側壁154に向けてリダイレクトされ、側壁154の1つ以上での反射によって外面142に向けて誘導されることができ、その後、外面142で導光板106を出て、光変調器104に向けて進むことができる。
図5Aは、上記の溝146とは異なる溝46を有する、比較のための導光板10を示す模式図である。溝46は、導光板10の外面44上に、2つの側壁52、54によって画成されることで形成されている。側壁54は、導光板10の外面44に垂直であり、側壁52は、側壁54に対して約50度で傾斜している。
図5Bは、外面44’に形成された対称な溝46’を有する、比較のための別の導光板10’を示す模式図である。溝46’は、溝46’の垂直軸に対してそれぞれ約50度の同じ角度Aである2つの対称な側壁52’、54’によって画成されている。
光伝搬方向Xに沿って反射体128の側縁126から光入射面140に向かって、溝深さDを減少させることができる。例えば、光入射面140からより遠い第1の溝146の溝深さD1は、光入射面140に相対的に近い第2の溝146の溝深さD2よりも、大きくできる。より大きい溝深さD1によって、結果的に、側壁152、154が相対的に大きなサイズとなり、これにより、光入射面140から遠く離れた導光板106の領域における光の反射が促進され得る。
この構成では、溝146は、光伝搬方向Xに沿って変化する溝周期Pで分散配置される。より具体的には、光伝搬方向Xに沿って反射体128の側縁126から光入射面140に向かって、溝周期Pを増加させることができる。例えば、光入射面140からより遠い第1の溝146の溝周期P1は、光入射面140に相対的に近い第2の溝146の溝周期P2よりも、小さくできる。より小さい溝周期によって、結果的に、溝146の密度を局所的により高くでき、これにより、光入射面140から遠く離れた導光板106の領域における光の反射および伝搬が促進され得る。
別の可能な構成では、光伝搬方向Xに沿って反射体128から光入射面140に向かって溝深さDを減少させ、さらに/または光伝搬方向Xに沿って反射体128から光入射面140に向かって溝周期Pを増加させて、かつ図8に示すように溝146を分散配置できる。
図9は、溝146の代わりに、複数の光学素子246を導光板106に設けた、別の実施形態を示す模式図である。光学素子246は、2つの外面142と144の間の導光板106の厚さの中に埋め込まれた固体素子とすることができ、光伝搬方向Xに沿って分散配置される。
それぞれの光学素子246は、外面144に垂直であって頂点256と交差する基準軸Yを有し得る。側壁252と基準軸Yとの間の角度A1は、30〜65度の範囲とすることができ、より好ましくは、50〜60度の間とすることができる。側壁254と基準軸Yとの間の角度A2は、角度A1よりも大きく、65〜85度の範囲とすることができ、より好ましくは、70〜80度の間とすることができる。また、2つの側壁252と254の間で光伝搬方向Xに沿って測定される、それぞれの光学素子246の最大幅W1は、少なくとも0.1マイクロメートルに等しく、2つの隣接する光学素子246間の光伝搬方向Xに沿った周期Pは、100マイクロメートル未満である。より好ましくは、それぞれの光学素子246の最大幅W1は、1〜20マイクロメートルの範囲とすることができ、周期Pは、1〜20マイクロメートルの範囲とすることができる。
上記と同様に、光学素子346の各々は非対称形状を有し、すなわち、側壁352と基準軸Yとの間の角度A1(0に等しくはない)は、側壁354と基準軸Yとの間の角度A2(0に等しくはない)とは異なる。より具体的には、側壁352と基準軸Yとの間の角度A1は、約30〜約65度の範囲とすることができ、より好ましくは、50〜60度の間とすることができる。側壁354と基準軸Yとの間の角度A2は、角度A1よりも大きく、約65〜約85度の範囲とすることができ、より好ましくは、70〜80度の間とすることができる。
また、光変調器104からの画像光I1は、外面142を通して導光板106に進入でき、導光板106を透過して、外面144および光学素子346の側壁352、354で導光板106を出て、偏光子108に向けて進むことができる。
Claims (22)
- 投写型表示装置であって、
第1の光を発するように構成された光源と、
レンダリングされた画像を伝送する第2の光を形成するために前記第1の光を変調するように構成された反射型光変調器と、
偏光子と、
導光板であって、該導光板に入射する前記第1の光が通り抜ける光入射面と、前記光変調器に向かって進むために該導光板を出る前記第1の光の一部が通り抜ける第1の外面と、前記第1の外面と反対側で前記偏光子に向かって進むために該導光板を出る前記第2の光の一部が通り抜ける第2の外面と、を有する導光板と、を備え、
前記第2の外面は、複数の溝を含み、該溝の各々は、前記第2の外面に垂直な基準軸と、前記基準軸の両側に延在する第1と第2の側壁と、を有し、前記第1の側壁は、前記光入射面の方を向いており、前記第2の側壁は、前記第1の側壁の向きと反対の前記導光板の側に向いており、前記第1の側壁と前記基準軸との間に規定される第1の角度は、前記第2の側壁と前記基準軸との間に規定される第2の角度よりも小さい、ことを特徴とする、
投写型表示装置。 - 前記第1の角度は30〜65度の間であり、前記第2の角度は65〜85度の間である、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記第1の角度は50〜60度の間であり、前記第2の角度は70〜80度の間である、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記第1と前記第2の側壁の間で測定される各溝の最大幅は、少なくとも0.1マイクロメートルに等しく、2つの隣接する溝間の周期は、100マイクロメートル未満である、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記第1と前記第2の側壁の間で測定される各溝の最大幅は、1〜20マイクロメートルの間であり、2つの隣接する溝間の周期は、1〜20マイクロメートルの間である、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記溝は、光伝搬方向に沿って変化する溝周期で分散配置されており、前記溝周期は、前記光入射面に向かって増加している、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記溝は、光伝搬方向に沿って変化する溝深さで分散配置されており、前記溝深さは、前記光入射面に向かって減少している、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記光変調器は、反射型液晶パネルを含むことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 各溝の前記第1および前記第2の側壁は、略平面状であって、該溝の底端で互いに交差している、ことを特徴とする、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記第1および前記第2の側壁に配された多層膜コーティングをさらに含み、該多層膜コーティングは誘電体層または金属層を含む、請求項1に記載の投写型表示装置。
- 投写型表示装置であって、
第1の光を発するように構成された光源と、
レンダリングされた画像を伝送する第2の光を形成するために前記第1の光を変調するように構成された反射型光変調器と、
偏光子と、
導光板であって、該導光板に入射する前記第1の光が通り抜ける光入射面と、前記光変調器に向かって進むために該導光板を出る前記第1の光の一部が通り抜ける第1の外面と、前記第1の外面と反対側で前記偏光子に向かって進むために該導光板を出る第2の光の一部が通り抜ける第2の外面と、を有する導光板と、を備え、
前記導光板は、複数の光学素子を含み、該光学素子の各々は、前記第2の外面に垂直な基準軸と、前記基準軸の両側に延在する第1と第2の側壁と、を有し、前記第1の側壁は、前記光入射面の方を向いており、前記第2の側壁は、前記第1の側壁の向きと反対の前記導光板の側に向いており、前記第1の側壁と前記基準軸との間に規定される第1の角度は、前記第2の側壁と前記基準軸との間に規定される第2の角度よりも小さい、ことを特徴とする、
投写型表示装置。 - 前記光学素子は、前記第1と前記第2の外面の間で前記導光板の厚さの中に埋め込まれていることを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記光学素子は、それぞれ、前記導光板の前記第2の外面から外側に突出していることを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記光学素子は、それぞれ、前記導光板の前記第2の外面に形成された溝であることを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記第1の角度は30〜65度の間であり、前記第2の角度は65〜85度の間である、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記第1の角度は50〜60度の間であり、前記第2の角度は70〜80度の間である、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記第1と前記第2の側壁の間で測定される各光学素子の最大幅は、少なくとも0.1マイクロメートルに等しく、2つの隣接する光学素子間の周期は、100マイクロメートル未満である、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記第1と前記第2の側壁の間で測定される各光学素子の最大幅は、1〜20マイクロメートルの間であり、2つの隣接する光学素子間の周期は、1〜20マイクロメートルの間である、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記光学素子は、光伝搬方向に沿って変化する周期で分散配置されており、前記周期は、前記光入射面に向かって増加している、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記光学素子は、光伝搬方向に沿って変化する厚さで分散配置されており、前記厚さは、前記光入射面に向かって減少している、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 前記光変調器は、反射型液晶パネルを含むことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
- 各光学素子の前記第1および前記第2の側壁は、略平面状であって、該光学素子の頂点で互いに交差している、ことを特徴とする、請求項11に記載の投写型表示装置。
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