JP2021110837A - 画像表示素子、画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ko x=ki x+0+(K/√3)−(K/√3)=ki x
ko y=ki y+K−(K/2)−(K/2)=ki y
ko z=ki z
図6は、本実施例の画像表示素子の構成を示している。ここでは映像表示素子10は2枚の導光板100a,100bから構成されており,それぞれ入射回折格子101a,101b,出射回折格子102a,102bが形成される。入射回折格子101a,101bは,直線状の表面凹凸型の回折格子である。出射回折格子102a,102bは,それぞれパターン周期が入射回折格子101a,101bと同じである。入射回折格子101としては、回折効率が高いブレーズド回折格子(blazed grating)を例示しているが、種類は特に限定するものではない。
図8を用いて,出射回折格子102について述べる。同じアスペクト比0.8の場合のフォトニック結晶とメッシュ型回折格子の投影像の比較をした。図8(a)は「特許文献1」に記載の円柱型フォトニック結晶とその投影像のシミュレーション結果である。図8(b)は図3記載のメッシュ型回折格子とその投影像のシミュレーション結果である。回折格子の形状以外の条件は同じである。図に見られるように,アスペクト比1以下の場合,フォトニック結晶では,投影像の中央部の輝度が高く視認性が悪いことがわかる。それに比較して,図3の構成のメッシュ型回折格子は低アスペクト比のパターンで良好な投影像を得ることができる。
図9を用いて,入射回折格子101について述べる。ここでは、入射回折格子101としてブレーズド回折格子を例にしている。図9(a)は「特許文献3」と同じ透過型の回折格子のシミュレーション結果である。透過型回折格子は,入射した光が透過回折して,導光板(基板)内部を伝搬する。入射回折格子の位置は,導光板の光源に近い面に形成される。
図10は,導光板100を介してユーザが視認する光線の経路を示す摸式図である。導光板100の出射回折格子102と同じ側にあるユーザの瞳400Tと、出射回折格子102と反対側にあるユーザの瞳400Rで、それぞれ視認される光強度を比較検討する。
IT=I0・(ηR0)N-1・(ηT1) …(1)
で近似される。同様にユーザの瞳400Rが視認する光強度IRは,出射回折格子の1次反射回折効率をηR1とすると
IR=I0・(ηR0)N-1・(ηR1) …(2)
で近似される。
次に,出射回折格子102で1次反射回折をさせて映像光をユーザが視認する場合を考える。この場合、出射回折格子102は、導光板100のユーザの瞳400と反対側の面に配置される。
図12Aは,プロジェクタ300とユーザの瞳400の関係が,導光板100に対して,同じ側にある摸式図である。
図12Bは,プロジェクタ300とユーザの瞳400の関係が,導光板100に対して,反対側にある摸式図である。
以上の実施例で示した知見を整理し、望ましい画像表示素子の構成を検討する。
Claims (15)
- 樹脂製の基板と、
入射した光を回折する入射回折格子と、
前記光を出射する出射回折格子と、
を備え、
前記基板の第1の面に、前記入射回折格子が形成され、
前記基板の前記第1の面と反対側の第2の面に、前記出射回折格子が形成され、
前記出射回折格子は一つの面に形成されている、
画像表示素子。 - 前記基板の第1の面に、前記基板と同じ材料で前記入射回折格子が形成され、
前記基板の前記第1の面と反対側の第2の面に、前記基板と同じ材料で前記出射回折格子が形成される、
請求項1記載の画像表示素子。 - 前記入射回折格子および前記出射回折格子のアスペクト比は、1以下である、
請求項2記載の画像表示素子。 - 前記出射回折格子のアスペクト比は、2/3以下である、
請求項3記載の画像表示素子。 - 前記出射回折格子はメッシュ形状である、
請求項2記載の画像表示素子。 - 前記出射回折格子は凹凸パターンにより形成され、該凹凸パターンは、第1の平行な直線群と、前記第1の平行な直線群と交わる第2の平行な直線群から構成され、
前記第1の平行な直線群と前記第2の平行な直線群のピッチは等しくPであり、
前記第1の平行な直線群と前記第2の平行な直線群のピッチPと、前記凹凸パターンの幅Wの関係として、W/Pが0.15以上0.85以下となる、
請求項5記載の画像表示素子。 - 前記出射回折格子は凹凸パターンにより形成され、該凹凸パターンのパターン高さは、100nm以下である、
請求項2記載の画像表示素子。 - 前記出射回折格子は凹凸パターンにより形成され、該凹凸パターンのパターン高さは、40nm以上90nm以下である、
請求項7記載の画像表示素子。 - 前記入射回折格子は、反射型のブレーズド回折格子である、
請求項2記載の画像表示素子。 - 画像を形成するための光源であるプロジェクタと、
前記プロジェクタから出射された画像情報をもつ入射光を回折する、樹脂製の基板の第1の面に形成された入射回折格子と、
前記第1の面と反対側の第2の面に形成された出射回折格子とを有し、
前記出射回折格子は前記基板の1つの面に形成されており、
前記基板は、前記光源の波長ごとに複数枚設けられていることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項10記載の画像表示装置であって、
前記プロジェクタは前記第2の面側に設けられている
画像表示装置。 - 前記入射光は460〜635nmの波長を含む、
請求項11記載の画像表示装置。 - 樹脂製の基板と、前記基板の第1の面に形成された入射回折格子と、前記基板の前記第1の面と反対側の第2の面に形成された出射回折格子を備え、前記出射回折格子は一つの面に形成されている画像表示素子を用い、
前記入射回折格子に映像光を入射し、
前記入射回折格子で反射回折した前記映像光を前記基板内に伝搬させ、
前記出射回折格子で前記映像光を反射回折して前記第1の面から出射させた前記映像光をユーザに視認させることにより画像を表示する、
画像表示方法。 - 前記出射回折格子のアスペクト比は、2/3以下である、
請求項13記載の画像表示方法。 - 前記出射回折格子はメッシュ形状である、
請求項13記載の画像表示方法。
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